車輪與輪胎設計間隙研究

劉明　劉春梅　韓權武

摘 要：本文以解決某款新車型正向設計輪罩在車輛在綜合耐久路試過程中出現了前輪胎和輪罩干涉的現象對輪胎與輪罩間隙設計的因素進行研究分析，增加了新的輪胎包絡工況明確了輪胎和輪罩的預留間隙值。

關鍵詞：間隙 尺寸公差 輪胎包絡

Research on Design Gap Between Wheel and Tire

Liu Ming，Liu Chunmei，Han Quanwu

Abstract：This article aims to solve the problem of interference between the front tire and the wheel cover during the comprehensive endurance road test of a new model of forward design wheel cover， and analyzes the factors of the tire and wheel cover clearance design， and adds a new tire envelope condition， and clarifies the reserved clearance value of the tire and wheel cover.

Key words：clearance， size， tolerance， tire envelope

1 引言

我國汽車行業正在蓬勃發展，汽車的對造型的要求越來越高;基于基礎車型的開發，我們希望車輪越來越大，但是和輪眉輪罩之間的間隙能夠盡可能小，保持美觀。同時汽車的舒適性要求提高，汽車懸架的行程也希望做的比較大，這就需要輪胎和輪罩之間有最小的設計間隙，且能夠保證兩個運動件之間不干涉。合理的設計輪罩與輪胎間隙非常重要。影響車輪輪罩和輪胎的設計間隙的相關因素：準確模擬輪胎運動軌跡，精確控制相關零部件公差，安全余量設定;本文通過某車型中的過程問題來研究輪胎與輪罩間隙設定的范圍。

2 問題來源

某車型在試制階段整車耐久試驗過程中出現輪胎與輪罩干涉，前輪在車輪后面出現輕微干涉見圖1。

3 分析過程

根據實車的輪胎和輪罩干涉位置在理論設計模型上進行運動模擬，用于分析理論分析工況和試驗場試驗道路的擬合程度;然后進行輪胎包絡規則的復核;最后進行零部件設計公差理論設計對輪心位置的影響，確定預留輪胎與車輪輪罩預留間隙的大小。

3.1 工況分析

根據前輪干涉位置推算在DMU模型上模擬發生此干涉的工況：數據模擬輪罩干涉位置（圖2）同實際試驗車輪罩干涉位置（圖3）。輪胎包絡涉位置最小理論間隙為9.128mm，工況為滿載+50%轉向，此工況為試驗場綜合耐久試驗（比利時路轉彎）常見工況。

3.2 輪胎包絡校核

輪胎包絡生成規則是根據DMU模型中輸入懸架的上下跳行程和轉向行程進行模擬運動，從而得到輪胎運動包絡;輪胎采用GB/T 2978中最大尺寸生成輪胎橫截面，在CATIA中進行旋轉，完成最大使用輪胎模型;該輪胎模型臂實際中使用的輪胎外廓尺寸要大，所以生成的輪胎包絡（見圖4）已有一定的安全系數。

3.2.1 車輪跳動行程的核查表

結論：根據整車實車KC測試和整車路譜采集懸架實際行程和理論設計行程相符。

3.2.2 車輪前后行程的確認

車輪在制動和加速工況下，車輪會有前后方向的運動，由于DMU模型中前后方向的運動量無法直接模擬，該工況下的輪胎包絡是在全行程包絡前后移動5mm模擬該工況的包絡得到，見表2、圖7、圖8。

結論：制動工況下X向輪胎包絡小于實車輪心X方向位移，此因素應該是造成輪胎干涉的主因。

3.3 零部件公差分析

零部件尺寸公差：主要有以下兩方面影響輪胎包絡與輪罩的間隙預留。①決定車輪裝配位置的零部件尺寸公差，結論：前后向所有安裝零部件公差累計為3.54mm，見圖9;②決定輪罩的位置的公差：設計值前輪罩安裝部位車身安裝點位置度為±2mm，輪罩本身輪廓度±1mm。

4 分析結論

輪胎的前后方位移7.4mm，尺寸公差間隙3.54mm，輪罩的尺寸5mm，超出設計間隙9.18mm設計，引起輪胎與輪輞干涉。

5 驗證結果

通過調整輪罩尺寸，保證輪胎包絡增加制動工況（前后10mm）設計后設計間隙大于10mm;整改完成后綜合耐久試驗無干涉現象發生。

6 結語

根據此次問題的解決，輪胎間隙預留考慮優化輪胎包絡生成規則：全工況輪胎包絡+制動10mm輪胎包絡;間隙預留10mm，可保證輪罩間隙。

參考文獻：

[1]張越今.汽車多體動力學及計算機仿真.長春：吉林科學技術出版社，1998.

[2]余志生.汽車理論，北京：機械工業出版社，2006.