扭力梁車輛推進角問題分析與研究

蔣斌，尹雯雯，畢興為，胡世東，戴孟祺

（1.上汽通用汽車有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430000；2.泛亞汽車技術中心有限公司，上海 200000）

前言

車輛在大眾生活中使用的越來越普及，車輛的舒適操控和使用感受越來越受到關注，車輛的行駛狀態也越來越受到重視。車輛行駛過程的跑偏從個人使用感受來說，可能會影響駕駛過程中的操控感受，也可能會導致輪胎不同程度的非正常磨損，降低輪胎的使用壽命；從安全方面來說，如果車輛長時間這樣行駛的話，尤其在高速上行駛時遇上這樣的情況的話，則很容易造成交通事故。車輛的跑偏不僅僅與前輪的定位有關系，后輪的定位也有著至關重要的影響，其中后輪的推進角作為一項關鍵因素影響著車輛跑偏情況。在理想狀態下，車輛的推進角狀態應該為0，推進角越大，則車輛直線行駛的穩定性差，當后輪的軌跡向右，在這種情況下車輛顯示向左側路邊行進的趨勢。在扭力梁懸架車型的生產制造過程中容易出現推進角超差的問題，本文將針對此問題進行排查分析并展開論述。

1 推進角的定義和計算方法

車輛幾何中心線（Vehicle Center Line）----通過前后軸中心點的線（圖1）；

圖1 車輛幾何中心線

圖2 推進角

推進線（thrust Line）---后輪總前束的二等分線。是在兩軸車輛上計算前輪的單獨前束參考線；

推進角（thrust angle）---是指推進線和幾何中心線形成的夾角(圖2)。推進線決定了后輪的行駛方向，最理想的情況是此角度為零。一般輕型車輛的推進角設定范圍為-0.3°至0.3°之間。

2 推進角影響因素

推進角的影響主要為設計因素和制造因素兩個方面，如設計前期后橋本體尺寸、車身尺寸的合理范圍，主定位點的選擇和定位精度等尺寸影響推進角，本文著重分析制造過程中的影響因素，從以下五個方面進行介紹：

2.1 AGV 小車（圖3）

（1）AGV 小車與吊具同步性

車輛拼合工位，車輛車身由機運線吊具帶動運轉，車底盤零件由AGV 小車進行帶動，兩者以同樣速度（工藝線速度）行走，設備同時監測AGV 與吊具同步距離，出現偏差會停止，保證車身和底盤的同步拼合。

圖3 AGV 小車

（2）AGV 小車定位方式

AGV 小車為放置車底盤零件的浮動托臺,托臺可以平面四個方向進行浮動，但零件的定位支撐在托臺上進行固定，確保車底盤零件相對位置準確。關鍵點在于底盤零件定位支撐點和定位方式的選擇，其關系到精度也影響著兩者的拼合尺寸,定期的檢測和標定定位位置精度是對于整個定位準確的保障。

（3）AGV 小車定位銷尺寸

AGV 小車與車身定位銷外徑、位置度影響著車輛底盤定位上的準確位置，AGV 小車與后橋定位銷外徑、位置度關系著后橋在托臺上的定位精度，兩者零件的相對位置和間隙影響著整體的配合、定位精度。AGV 小車與后橋橫梁定位銷外徑、位置度也影響著定位準確度。

2.2 人員安裝

（1）AGV 托臺在與后橋、車身形成準確的定位關系時，員工對后橋進行緊固，使其固定到車身底板上，確保精準的定位精度，如果在未形成準確定位關系前提前對后橋進行預緊固，導致后橋狀態偏移，可能產生偏差。

（2）后橋與車底板依靠托臺定位準確后，員工應該完成整個緊固過程，如果操作人員緊固后橋至車身時，后橋零件未預緊至規定扭矩，如提前退槍或者提前釋放，導致后橋與車身貼合不緊，在吊具的運行當中可能導致后續后橋位置的竄動，從而產生偏移導致偏差產生。

2.3 動力工具

緊固工具的緊固扭矩偏差，導致員工按照要求進行緊固后，依然可能出現后橋零件與車身不貼合的情況，導致后橋與車身位置的竄動，從而影響定位參數。

2.4 車身尺寸

車輛后橋托臂固定點作為車身主定位點，其位置度決定了拼合零件狀態，其需要通過定期三坐標檢測來保證其準確定位。

2.5 后橋安裝定位尺寸

（1）后橋生產線上零件定位支撐點的定位尺寸。

（2）后橋本體零件在生產制造過程中的關鍵尺寸，確保其本體在生產出廠前滿足其控制要求。

3 推進角超差失效模式分析

扭力梁推進角的常規失效模式分析：

（1）后橋零件在車身上的安裝點超差，導致后橋在車輛上的安裝姿態發生變化；

（2）后橋零件本體的尺寸超差(后橋本體超差/大小背板超差)，導致本體的安裝姿態偏差，從而影響到推進角度；

（3）底盤拼合托臺的定位托臺尺寸偏差（精定位火箭炮偏差/零件定位偏差），導致其拼裝狀態的位置偏差；

（4）員工操作異常，導致零件未在準確定位的情況下完成拼合，不在正常安裝狀態下安裝。

4 推進角問題案例（某轎車真實案例）

針對出現的推進角超差問題，通過其整個過程跟蹤和分析，針對問題的分析方法進行下解析：

（1）首先調查項目早期階段的推進角數據（圖4）；

圖4 項目早期階段的推進角數據

（2）調查車輛量產后的推進角數據，數據狀態如下（圖5）；

圖5 車輛量產后的推進角數據

根據數據信息和調查情況看出：車輛推進角數據自開始階段穩定性不高，其均值偏離名義值的離散情況變差，偶爾有超出公差情況的發生，量產后推進角的數據有惡化的趨勢

（3）針對問題進行七顆鉆石前四鉆分析，先對安裝工藝、工具、零件狀態進行調查

1）安裝工藝：總裝裝配過程有明確的工藝指導文件，關鍵工藝中的拼合操作內容也有明確的指導和技術要求，操作員工完成了正確的培訓，現場查看員工按照工藝文件正確且規范的進行操作；

2）工具使用：后橋零件的動力工具扭矩標定符合要求，工具也進行了定期的檢定；

3）零件調查：單體零件檢測報告滿足要求，100 個后橋單體零件推進角數據測量（圖6），零件穩定性較好；后橋大小背板（圖7&圖8）零件尺寸滿足要求，選取狀態較好的20件零件總裝裝配后測量，整車狀態下的推進角數據狀態有變差的趨勢（圖9）。

圖6 后橋單體零件推進角數據測量

圖7 后橋大小背板零件尺寸

圖8 后橋大小背板零件尺寸

4）尺寸和AGV 托臺定位尺寸調查：1.后橋主定位孔的三坐標尺寸滿足要求，無明顯波動;2.托臺火箭炮和定位尺寸均滿足要求，無明顯偏差情況。

5）零件安裝調查：后橋零件安裝后姿態查看下來左右有偏差，發現左右偏差達7mm 左右，推進角數據為+0.35（Spec：+/-0.3），線下人工調整減小到3mm 后，推進角數據為0.20。

圖9 整車狀態下的推進角數據狀態

（4）后橋定位托臺調查：定期搜集對應拼合托臺和推進角的數據關系，從數據中得出非單體托臺影響推進角的數據（圖10）。

圖10 非單體托臺影響推進角的數據

（5）進一步驗證：制造過程驗證，裝配過程通過人工控制后橋的安裝姿態并對左右一致性進行檢查和調整，收集對應的推進角數據，狀態改善明顯（圖11）。

圖11 推進角數據

結論：根據以上的調查信息初步懷疑總裝安裝后橋狀態偏移導致推進角超差問題。

（6）問題鎖定&措施制定

1）根據AGV 小車定位銷與后橋定位尺寸來看，定位銷外徑Nominal 值偏小，與車身定位孔的間隙達到0.6mm，對精定位不利。

2）后橋定位方式的不合理影響員工的操作，對后橋定位銷尺寸改進和定位方式的調整并跟蹤單臺設備改進后的推進角參數（原兩圓孔方式優化為圓孔和腰孔方式）（圖12）。

圖12 后橋定位銷尺寸改進和定位方式調整

（7）持續跟蹤：長期措施制定并且斷點后跟蹤車輛數據，推進角數據狀態好和穩定性好（圖13）。

圖13 推進角數據

5 結束語

本文通過七顆鉆石前四鉆基本分析方法，針對推進角超差的案例簡單分析了扭力梁車型的推進角影響因素，并且對 制造過程的簡析，討論了制造過程對于推進角的影響因素，保證了推進角的穩定可靠性，同時也提供了問題的常規分析思路供參考。