某載貨車轉向回正性差的分析及優化

劉聰，李海蛟

（安徽江淮汽車集團有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

某載貨車轉向回正性差的分析及優化

劉聰，李海蛟

（安徽江淮汽車集團有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

文章根據某載貨車轉向回正性試驗測試結果，對轉向回正性差的問題進行了問題原因的分析，在諸多因素中找出了前橋阻滯力矩大、主銷后傾角小兩個主要問題原因，制定針對性的優化設計方案。問題整改完成后進一步進行試驗驗證，驗證結果達到了滿意的效果。

轉向回正性；原因分析；設計優化

CLC NO.:U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)15-22-03

前言

隨著汽車技術進一步的發展，對汽車的操縱穩定性也相應的提出了更高的要求，操縱穩定性是在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的條件下、汽車能遵循駕駛者通過轉向系及轉向半徑給定的方向行駛，且遇到外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩定性行駛的能力。轉向回正性是操縱穩定性中重要的指標，關系到駕駛人員駕駛舒適性、方便性、安全性等，國家有明確的相關標準對其進行要求和評價。在實際汽車產品開發過程中，我們會常遇到轉向回正性不好的問題。本文結合謀載貨車轉向回正性測試結果，針對回正性差的問題進行了詳細分析，羅列出諸多的因素，采用排除法確認導致問題的主要因素，制定出設計優化方案，進一步通過試驗驗證，對試驗結果進行總結評價，最終達到理想的試驗結果。

表1 車型基本參數

1 轉向回正性首次試驗結果

表2 回正性試驗數據

某載貨車基本參數如表1所示，該車按照汽車操縱穩定性回正試驗標準GB/T6323進行轉向回正性試驗，試驗結果評價標準QC/T480，推薦要求得分≥60分。在調試時，主觀評價顯示轉向盤回正慢，回正角度小，必須時刻操縱轉向盤，屬于不能接受范圍。試驗結果如表2所示，該車轉向回正性實驗總得分為43.5，不滿足標準要求。

2 回正性差原因分析

可能導致轉向回正性差的原因主要有輪端回正動力不足和轉向傳動機構阻力大兩個方面。圍繞這兩個方面進行分層展開，分析問題的因素，如表3所示：

表3 問題因素分析表

2.1 前輪定位參數

影響轉向回正性的前輪定位參數主要有主銷后傾角跟主銷內傾角。根據設計基準跟理論計算，本臺車理論主銷后傾角2.5°。前橋內傾角目前國內主要有3°、6°、7°三種設計，內傾角增大，有利于提升回正性。四缸機前橋主銷內傾角理論設計值7°±15′。本臺車通過四輪定位測試臺測試四輪定位參數，如表4所示。

表4 四輪定位測試結果

通過上表測試數據可知，主銷內傾角與理論值偏差很小，滿足設計要求。而主銷后傾角實際值偏小與理論值偏差較大，是影響回正性的重要因素。

2.2 轉向管柱轉動力矩

轉向管柱轉動力矩偏大車輪回正的阻力就會偏大，設計標準要求轉向管柱空載轉動力矩≤0.3N.m，啟動力矩≤0.6N.m。通過臺架試驗，對該車管柱一些主要性能參數進行試驗測試，測得數據如表5所示：

表5 管柱主要性能參數測試結果

試驗結果顯示該車轉向管柱滿足要求，固轉向管柱轉動力矩偏大不是影響該車回正性的主要因素。

2.3 轉向器回正能力

按照QC/T529轉向器標準要求，在轉向器輸出端加載最大輸出力6%的載荷，分別測出轉向垂臂從兩個極端到中間

的時間≤3S。經試驗臺測試，轉向器回正時間為1.9S,滿足標準要求，所以轉向器回正能力不作為主要因素考慮。

2.4 直拉桿球頭擺動阻力矩

直拉桿球銷擺動和轉動力矩越小拉桿的擺動阻力越小，但是力矩小球銷與球座的間隙會越大，會導致轉向間隙大，加快直拉桿的松曠和損壞。按照直拉桿的設計標準要求:球銷旋轉力矩1.5-6N.m，球銷擺動力矩1.5-6N.m。

經過臺架試驗測得如下數據：

表6 直拉桿球頭參數測量

2.5 前橋輪端轉動阻力矩

前橋輪端轉動阻力是整個轉向機構中阻力中較大的部分，目前對前橋輪端的轉動阻力大小沒有明確的標準要求，前橋輪端阻力越大對前橋回正影響越大。通過實際測量與兩家同級別優秀產品前橋一及前橋二進行參數對比。

表7 前橋阻力矩對比表

通過對比數據可知，本車前橋與對比前橋的啟動力相差是比較大的，

2.6 轉向機構干涉校核

設計要求運動部件無干涉、運動平穩、無卡滯，直拉桿與輪胎間隙、與減振器間隙、垂臂與轉向器支架等存在足夠的間隙余量。運用CATIA軟件將轉向機構零部件裝配到一起，DMU模塊進行運動仿真分析，校核運動干涉及零部件的間隙大小。經仿真分析轉向機構零部件不存在干涉問題。

3 設計優化方案

通過上述諸多因素的分析，最終確定前橋阻滯力矩大、主銷后傾角小是導致轉向回正性差的主要因素，并針對此進行設計優化。

3.1 前橋轉動阻力矩提升方案

減小輪端阻力就矩是減小各個活動件的摩擦力，啟動力目標控制在120N以下，通過以下四個方面進行提升：

1）增加轉向節調整墊片的間隙，在前橋裝配時候進行工藝調整，由0.2mm改為0..25mm。

2）推力軸承承受著前橋的載荷，受力較大。本車前橋采用的是阻尼式推力軸承，摩擦系數較大，改為圓錐滾子軸承，有效降低轉動的阻力。

3）前橋轉向橫拉桿鏈接著左右輪端，球銷作為活動的關節，其擺動阻力大小對阻滯力有一定的影響，本臺實測得擺動力矩為5.8N.m、轉動力矩5.9N.m。現技術要求擺動力矩和轉動力矩范圍為1.5-6.0N.m，修改為1.5-4N.m，控制其上限值。

4）本前橋轉向節主銷襯套為銅合金，轉動的時候與主銷之間是滑動摩擦，摩擦系數大。將轉向節與主銷之間改為用滾針軸承配合。

3.2 主銷后傾角的修改方案

增加主銷后傾角，主要有減小前板簧吊耳長度、增加后吊耳長度、增加斜墊鐵三種方式。修改板簧吊耳長度角度可增加的范圍大，但整改周期較長且正本較高。增加鞋墊鐵角度不能過大，但整改周期短，投入成本也小。因本車實際主銷后傾角只需增加1°左右，所以選擇增加1°斜墊鐵的方式。

4 整改后試驗驗證

4.1 四輪定位參數復測

整改后的車子重新進行四輪定位，測定主銷內傾角和主銷后傾角的數值，試驗結果如表8所示，該測量結果滿足理論設計值的要求。

表8 四輪定位參數復測表

4.2 前橋轉動阻力矩復測

前橋轉向阻力矩經過設計優化，用拉力計進行復測，測試得啟動力為110N,計算阻力矩為23.9N.m。前橋阻力矩較整改之前有了較大的減小，與現有優秀的產品相當，達到較好的效果。

4.3 回正性能復測

根據操穩性回正試驗標準對回正性進行復測，數據如下：

回正性評價得分75.3≥60,較整改之前有了較大的提升，滿足了標準的要求，達到了同級別產品較好的水平。

5 結束語

轉向回正性差是卡車常遇見的問題，該問題主要從提升轉向回正力矩、降低轉向回正阻力兩個方向為抓手，進行優化提升。本文對某4x2載貨車轉向回正性差進行詳細的原因分析，最終通過增加加主銷內傾角來提升回正力矩，優化轉向機構零部件性能、加工精度、裝配工藝等因素來降低轉向回正阻力。經過設計優化提升后，對本臺車重新進行回正性實驗驗證，回正行評價得分得到顯著提升。

[1] 王霄峰.汽車底盤設計.清華大學出版社,2010.

[2] 王望予.汽車設計.機械工業出版社,2004.

[3] 《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊設計篇[M].人民交通出版社,2001.

[4] 陳家瑞.汽車構造[下].人民交通出版社,2002.

Analysis and optimization of poor steering reversal of a truck

Liu Cong, Li Haijiao
( Technology Center, Anhui JAC Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601 )

In this paper, the problem that truck actual is bad was analyzed according tothe actual parameters of a truck. Two reasons that the retardation torque of the front axle is large and the caster angle is small were qualified from a lot of factors. They may have a main effect on the experiment parameters. Formulate a scheme combined these reasons. After modified, the experiment was verifiedagain. The verification result has a great effect.

steering reversal; analysis of causes; design optimization

U462.1

A

1671-7988(2017)15-22-03

劉聰，就職于安徽江淮汽車集團有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.008