后懸架車輪定位參數調整機構分析及設計

摘要：車輪定位參數是評價汽車操穩性的重要指標之一，但由于零部件制造公差和裝配公差的限制，很難保證生產車輛的車輪定位參數都在合理的范圍。本文主要針對某車型后懸架車輪外傾角和前束角的分析計算，介紹車輪定位參數調整機構的設計原理及調整方法，以使所生產車輛的車輪定位參數都在合理范圍。

關鍵詞：車輪定位參數;后懸架;調整機構;原理

前言

車輪定位參數包括主銷后傾角、主銷內傾角、外傾角和前束角，其作用是使汽車保持穩定的直線行駛能力和轉向輕便，并減少汽車在行駛中輪胎和轉向機構零件的磨損。由于零部件制造公差和裝配公差，需要設置車輪參數的調整機構，以保證出廠的車輛車輪定位參數都在合理的范圍。此外，車輛在長時間使用過程中，由于零部件磨損及橡膠件變形，均會引起車輪定位參數的變化，需要有調整機構進行修正。一般乘用車的后懸架主要調整外傾角和前束角，本文主要就這兩個方面進行論述。

1.外傾角和前束角定義

外傾角的定義為：車輪中心平面相對鉛垂線的夾角，向外傾斜為正，向內傾斜為負，如圖1所示：

圖1外傾角示意圖??????????????????????????圖2前束角示意圖

前束角定義為：汽車縱向中心平面與車輪中心平面與地面交線的夾角，向內為正，向外為負，如圖2所示。

2.車輪定位參數調整機構分析及設計

2.1?偏心螺栓偏心量選取及評價指標

偏心螺栓偏心量應合理選擇，過大，容易出現力矩返松，過小，不能滿足調整需求。其評價指標為：偏心螺栓偏心量應能滿足克服極限公差后仍可調整0.5°±0.1°，初步選定偏心螺栓的偏心量為5.3mm，如圖3所示：

圖3?偏心螺栓偏心量確定及配合孔位尺寸確定

偏心螺栓選定之后，應注意與之配合的孔位尺寸的確定，應滿足配合孔位的中心距不小于偏心量的2倍，以使偏心螺栓在調整時可以自由旋轉，而不至于損傷螺紋。

2.2?調整量分析及計算

在進行調整量分析之前應先確定車輪設計狀態的定位參數。一般根據設計車軸荷及懸架結構形式在數據庫中對比分析確定初步定位參數，然后利用ADAMS分析軟件進行動力學分析確定后懸架設計參數為：外傾角-29′（-0.483°），前束角為14′（0.233°），如圖4所示：

圖4?后懸架外傾角和前束角動力學分析

在CATIA軟件中將后懸架數模按照設計參數進行約束裝配，并根據經驗初步設定后下控制臂與副車架的連接點為調整點，要求各連接點約束正確，更改調整量后車輪可以隨之運動，以便進行外傾角和前束角的測量，如圖5所示：

圖5?后懸架車輪定位參數分析模型

分別將偏心螺栓調整到最外側和最內側，測量外傾角和前束角的變化量，如表1所示：

表1

因此，外傾角調整量為±0.514°，前束角調整量為±1.178°

2.3?累計公差分析

根據經驗確定各零部件制造公差及裝配公差，運用蒙特卡洛算法模擬真實裝配，進行3DCS偏差仿真分析，得出外傾角及前束角最大累計公差量及影響因素，如圖6所示：

圖6外傾角和前束角累計公差及影響因素分析

根據分析結果，外傾角最大累計公差為±0.5°，最敏感影響因素為上控制臂安裝點公差;前束角最大累計公差為±0.6°，最敏感影響因素為下控制臂安裝點公差。

2.4?調整量判定

根據累計公差分析結果計算，并與評價指標進行對比分析，判定調整量是否滿足要求，如表2所示：

表2

序號

項目

外傾角

前束角

備注

1

設計值

-0.483°

0.233°

2

調整量

±0.514°

±1.178°

3

累計公差

±0.5°

±0.6°

4

克服累計公差后剩余調整量

±0.014°

±0.578°

5

評價指標

0.5°±0.1°

0.5°±0.1°

6

判定結果

不滿足

滿足

由表中數據可知，外傾角調整量不滿足設計要求，需增加一個外傾角調整點，以增大外傾角調整量。

2.5?調整點選擇及設計

根據3DCS偏差仿真分析，影響外傾角最敏感因素為上控制臂安裝點公

差，因此將調整點設計在上控制臂上，根據周邊環境，結合操作方便性，將調整點設計在上控制臂與副車架連接點處，如圖7所示：

圖7調整點選取

將前束角調整到設計位置，在此基礎上分析外傾角的調整量，如表3所示：

表3

外傾角調整量為±1.236°，前束角調整量為±0.004°，外傾角累計公差為±0.5°，克服累計公差后剩余調整量為±0.736°，不滿足評價指標0.5°±0.1°的要求。將外傾角調整量減小1mm，按以上方法重新分析計算后外傾角調整量為±1.003°，克服累計公差后剩余調整量為±0.503°，滿足評價指標。

由以上分析可知，在對外傾角調整的時候，前束角幾乎不發生變化，因此在對車輪參數進行調整時，需先調整前束角至合理范圍，再對外傾角進行調整。

2.6?偏心螺栓刻度線設定

偏心螺栓刻度線的設定一般有兩種形式：等角度設定和等偏心量設定。等角度設定，即刻度線之間角度相等，但每格調整量不一致;等偏心量設定，即刻度線之間角度不相等，但每格調整量一致。具體采用哪種形式，以調整方便為原則。下面以等偏心量（前束）為例進行說明，如圖8所示：

圖8偏心螺栓刻度線設定

從中心線往兩側各有6格，其各格偏心調整量依次為1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、5.3mm。

前束調整點（即下控制臂處調整點）前五格每格調整量為13.3′，最后一格調整量為4′。

3.結論

通過對該車型后懸架車輪定位參數調整量的分析，得出外傾角調整范圍較小，不滿足工程設計要求，進一步對比分析，增加外傾角調整點，方案可行，避免后期整改浪費人力、物力，對于汽車企業來講，最重要的是即節省了時間又能保證良好的品質。

參考文獻：

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作者簡介：蔡禮剛（1983-），男，湖北省襄陽市人，工作單位：長城汽車股份有限公司，職務：副總監，研究方向：汽車底盤設計。