離地間隙標準的制定方法

龔西蒙，徐楊，鮑婕

（泛亞汽車技術中心，上海 201201）

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離地間隙標準的制定方法

龔西蒙，徐楊，鮑婕

（泛亞汽車技術中心，上海 201201）

摘 要：離地間隙標準是整車架構零件設計階段的基本參數之一，也是影響客戶對車輛評價重要因素。為制定合理的離地間隙標準，文章利用六西格瑪設計方法（DFSS）識別影響離地間隙標準的各項工程指標與客戶需求（VOC）的關系，得出底盤各區域客戶滿意的離地間隙值。在此基礎上利用通過性實驗對設計指標進行驗證，檢驗了該方法的有效性。

關鍵詞：離地間隙；六西格瑪

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.005

CLC NO.: U462.1Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-14-03

前言

隨著中國家用轎車日漸普及，消費者對車輛性能指標日益關注，整車離地間隙成為選購車輛的重要參考指標之一。對于國內用戶，離地間隙高的車輛在一定程度上更能得到消費者青睞。下圖1是部分車型離地間隙值與用戶評分的關系，反映了國內消費者對離地間隙指標的關注。

離地間隙標準是整車架構開發過程中制定的，主要零件、區域在設計時需要達到的標準。該指標的制定影響著整車設計過程中的各個環節。六西格瑪設計(DFSS)是一種致力于前期設計質量的、閉環的（始于客戶需求、終于客戶滿意）、穩健的、可以滿足客戶對產品質量、性能期望的方法論。本文從客戶需求角度出發，利用六西格瑪設計方法（DFSS）識別出影響離地間隙標準的工程指標與客戶需求（VOC）的關系得出底盤各區域客戶滿意的離地間隙區值，在此基礎上設計了通過性實驗對設計指標進行驗證，檢驗了該方法的有效性和穩健性。

圖1　2009年部分車型售后表現及其最小離地間隙值

1、離地間隙與離地間隙標準

離地間隙標準是整車在進行架構零件設計階段的基本參數之一，反映了汽車無碰撞地通過地面凸起的能力[1]。離地間隙標準涉及的主要零件、區域如下圖2所示。一般情況下，離地間隙是指最小離地間隙，即在設計最大載荷狀態下的離地距離。整車實際通過性能也是通過最小離地間隙及其對應的區域得以體現。

圖2　離地間隙零件/區域

2、離地間隙標準主要影響因素

影響離地間隙設計的關鍵因素主要依據整車系統結構、性能要求來確定，同時兼顧用戶對離地間隙的要求，整車設計方面主要包括造型因素和動力學因素。

2.1 造型因素

外部造型運動趨勢的發展，整車空氣動力學性能要求，使得車頂造型高度越來越低；而用戶對車內空間需求越來越大，促使整車底盤零件向高度降低的趨勢發展。國標GB1589-89汽車外廓儲存限界規定，影響車高H的因素有軸間底部離地高度HG，室內高度HI，車頂造型高度HT。離地高度與造型高度的關系近似于：HG=H-HI-HT。由此可見，離地間隙是整車造型與零件布置不斷調整的結果，確立前期造型硬點將有助于離地間隙標準的確定。

2.2 動力學因素

車輛的操縱穩定性是關鍵的整車性能指標，包括橫向和縱向穩定性。橫向穩定性表達式為：

式中，B為車輛輪距，?為地面附著系數，L為質心偏離中心線距離，Z為整車質心高度。

縱向穩定性表達式為：

根據車輛動力學知識，側向速度穩態值隨車輛質心縱向位置呈指數變化[5]。質心的高度與轉向側翻的臨界車速呈指數關系[6]。結合以上兩式可知，質心高度是車輛行駛穩定性的關鍵因素。

3、DFSS在離地間隙標準上的應用

六西格瑪設計DFSS(IDDOV) 是一種基于客戶需求的工程設計方法，致力于前期設計質量的改進和控制。DFSS分析方法的主要步驟包括：確認機會、定義要求、開發概念和項目確認幾個階段。確認機會即確立需要解決的問題和最終指標，問題須清晰具體，范圍明確；指標是直接獲益的值，能夠直接衡量或計算。定義要求分為收集、分析與轉化。首先對項目客戶（包括內部客戶、外部客戶）要求進行收集，然后就收集的信息進行分類分析，轉化為工程和項目指標，最終根據權重度將性價比最大的工程指標做為后續設計解決的目標。項目確認，既通過試驗對分析結果進行驗證。結合上文分析將離地間隙標準制定中應當考慮的各項因素，總結如下表1。

表1　離地間隙標準制定影響因素

為了識別以上因素與客戶評價的關系，對不同離地間隙情況下用戶評分情況進行了調研。通過對客戶需求VOC的分析轉化，得到離地間隙工程指標與客戶需求VOC的關系如下圖3所示。

圖3　客戶需求VOC與底盤高度函數

根據不同區域零部件離地間隙值與客戶評價函數關系，與評價值呈現相關性的離地間隙值，通過測量數據的擬合曲線確定標準值；呈現離散性的離地間隙值，通過試驗后的外觀影響來確定采用的離地間隙值。可以得到客戶滿意的離地間隙區域及對應的高度區間。

除能全面了解客戶需求外，穩健性分析也是DFSS的一個重要特點。分析可得影響底盤離地間隙標準制定的因素中，壞路障礙物、坡道以及車速等參數是不可控的噪音因子，而副車架、動力總成、排氣管、油箱以及車身的離地間隙則是主要考慮的關鍵因素。為確認關鍵因素的取值范圍設計了通過性試驗，試驗包含路肩測試、標準凹槽、壞路動態、上下斜坡以及坡道停車等。

實驗結果表明，車身及排氣管的離地間隙與用戶評分沒有明顯函數關系，而副車架、動力總成、燃油箱等部件的離地間隙與用戶評分的關系符合上圖3的趨勢。本文旨在探討離地間隙標準制定的方法，

具體的離地間隙數值與目標車型也有很大關系在此不做詳細列舉。例如，中國城市道路路緣石法規中，常用的H型路肩高度在150mm-250mm之間；考慮SUV用戶的使用需求，重要底盤部件必須高于此高度或增加有效的保護措施。

4、結束語

離地間隙作為整車架構開發的參數，對底盤零件布置具有重要意義。離地間隙標準的制定，除保證整車造型、動力性能外，更需要結合客戶實際需求，以保證產品競爭性。離地間隙標準的制定，更多的是對于整車人機工程指標、動力學參數、實際客戶感知的解讀。運用競爭數據庫的分析，有效的設計質量控制工具，是得到標準指標的關鍵，并能將設計失效風險降到最低。在汽車開發過程中，不拘泥于原有標準，根據市場發展需求，運用新設計，新方法對工程指標不斷改進、創新，是汽車工程前進發展的關鍵。

參考文獻

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[3] 穆存遠,張偉.人體工程學在汽車造型設計中的應用.沈陽建筑大學學報,2010.01.

[4] 劉華,張亞雄.ExceI在車輛質心與軸荷分配計算中的應用.TECHNIC PORUM/技術論壇.2011.02.

[5] 李劍峰,高利.車輛質心縱向位置變化對車輛側向響應的影響 現代制造工程 2006.03.

[6] 喬杜里,六西格瑪設計［M］,機械工業出版社,2003.

[7] 余秀慧,謝騁,孫麗麗 六西格瑪設計在汽車產品開發中的應用.設計研究.201201.

中圖分類號：U462.1文獻標示碼：A

文章編號：1671-7988(2016)04-14-03

作者簡介：龔西蒙，主任工程師，就職于泛亞汽車技術中心有限公司。

Robust design of Ground Clearance Standard

Gong Ximeng, Xu Yang, Bao Jie
( Pan Asia Technical AutomotiveCenter, Shanghai 201201 )

Abstract:The groundclearance criteriaisone of the basic parameters for vehicle architecture design, it’s also an important parameter which affects the appeal value of customer. In order to establish a reasonable ground clearance standard,this paper use 6 SIGMA design method to identify the relationship between engineering indexes and voice of customer. Base on the appropriate ground clearance of different chassis components, design the vehicle crossover experiment. And the result of this experiment prove the usefulness and robustness of the method.

Keywords:Ground Clearance; Six-sigma