針對(duì)某型號(hào)微型貨車前輪距超差問(wèn)題的分析與研究

宋文韜 王淑慧

上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司 山東省青島市 266000

1 引言

筆者企業(yè)在對(duì)某型處于開(kāi)發(fā)階段的微型貨車的主要尺寸進(jìn)行測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)前輪距有低于設(shè)計(jì)范圍下限的問(wèn)題。其設(shè)計(jì)前輪距為1386mm，參照相關(guān)國(guó)標(biāo)及《國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)、公安部關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)車輛公告管理和注冊(cè)登記有關(guān)事項(xiàng)的通知(國(guó)經(jīng)貿(mào)產(chǎn)業(yè)[2002]768 號(hào))》中的規(guī)定，汽車輪距的公差允許范圍為±1%，即該車型前輪距理論范圍是1372.14～1399.86mm。團(tuán)隊(duì)總計(jì)抽測(cè)該型車20 余臺(tái)，其中一臺(tái)前輪距1370mm，低于下限值；其余車輛測(cè)值均在1386mm 之下，未有超過(guò)。該車型前輪距計(jì)劃上報(bào)的公告值即為其理論值1386mm，輪距值不合格將影響車輛的注冊(cè)登記，因此亟待解決。

2 車型前懸架結(jié)構(gòu)

該型貨車前懸架為麥弗遜式獨(dú)立懸架，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為分段式，前軸與轉(zhuǎn)向節(jié)之間通過(guò)下控制臂相連（如圖1），是行業(yè)內(nèi)常見(jiàn)的布置結(jié)構(gòu)。該車型是在同平臺(tái)微型客車車身基礎(chǔ)上改制成貨車結(jié)構(gòu)，其前懸架結(jié)構(gòu)也繼承自客車車型，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較成熟。

圖1 前懸架布置結(jié)構(gòu)（局部）

3 前輪距及其測(cè)量方式

按照國(guó)標(biāo)《GB/T 3730.3-1992 汽車和掛車的術(shù)語(yǔ)及其定義 車輛尺寸》和《GB/T 12673-2019 汽車主要尺寸測(cè)量方法》中的定義，前輪距是車輛兩前輪胎在地面上留下軌跡的中心線間的距離，見(jiàn)圖2。

圖2 GB/T 12673-2019 中關(guān)于車身尺寸的配圖（W101-1 為前輪距）

在《GB/T 12673-1990》中，要求應(yīng)在車輛載荷狀態(tài)處于空車狀態(tài)，即車輛處于整備質(zhì)量狀態(tài)時(shí)測(cè)量輪距，而《GB/T 12673-2019》中去掉了輪距測(cè)量時(shí)的車輛載荷要求。為保持一致性，本文所有輪距測(cè)值均是在車輛處于整備質(zhì)量狀態(tài)下測(cè)得。

4 故障車底盤三坐標(biāo)測(cè)量建模

為了快速找到實(shí)車與設(shè)計(jì)狀態(tài)的具體差異，團(tuán)隊(duì)使用了便攜式三坐標(biāo)對(duì)車輛底盤系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量建模，將實(shí)測(cè)得到的基礎(chǔ)模型與車型數(shù)模進(jìn)行比對(duì)，從而快速發(fā)現(xiàn)、識(shí)別了多個(gè)關(guān)鍵影響因素。模型整體對(duì)比如圖3、圖4 所示，圖中紅色基礎(chǔ)模型是實(shí)測(cè)狀態(tài)，灰色/綠色實(shí)體是數(shù)模狀態(tài)。

圖3 問(wèn)題車測(cè)量模型與數(shù)模對(duì)比（局部）

圖4 問(wèn)題車測(cè)量模型與數(shù)模對(duì)比（差異測(cè)量）

經(jīng)比對(duì)后發(fā)現(xiàn)，前軸上擺臂安裝孔位置合格，擺臂與前軸連接處狀態(tài)符合數(shù)模；控制臂、前減振支柱及轉(zhuǎn)向/制動(dòng)部件、支撐桿桿體等的實(shí)測(cè)模型相對(duì)數(shù)模呈現(xiàn)下擺狀態(tài)，但將數(shù)模旋轉(zhuǎn)后可與實(shí)測(cè)模型重合，因此可排除前軸、控制臂、支撐桿、減振支柱及轉(zhuǎn)向部件等的尺寸及外形問(wèn)題。

模型對(duì)比顯示，前懸掛減振支柱下端向下伸出長(zhǎng)度比數(shù)模長(zhǎng)約18mm，推動(dòng)控制臂、支撐桿下擺，繼而帶動(dòng)前懸及轉(zhuǎn)向部件向內(nèi)側(cè)擺動(dòng)，在轉(zhuǎn)向節(jié)處內(nèi)擺約5mm。理論分析，前懸掛伸長(zhǎng)量與前螺旋彈簧受力后的壓縮量直接相關(guān)，在車重不變的情況下，彈簧壓縮量越小，車輛落地前懸掛壓縮后的長(zhǎng)度相對(duì)與理論狀態(tài)就越長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致輪距變小。因此問(wèn)題初步鎖定為：除車架及部分支撐件尺寸超差外，車輛在整備質(zhì)量狀態(tài)時(shí)，前螺旋彈簧壓縮量不足，導(dǎo)致左右前懸及減振支柱向外的擺動(dòng)角度未達(dá)理論狀態(tài)。

5 問(wèn)題分析解決

針對(duì)三坐標(biāo)建模對(duì)比發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)在開(kāi)展調(diào)查分析并開(kāi)展若干驗(yàn)證，并制定控制措施。

5.1 支撐桿底座上的撐桿過(guò)孔位置超高

數(shù)模對(duì)比顯示支撐桿底座位置的撐桿軸線位置下偏4.4～4.9mm，抑制控制臂上擺，見(jiàn)圖5。分析為支撐桿底座上的支撐桿過(guò)孔位置下移導(dǎo)致。通過(guò)對(duì)支撐桿底座進(jìn)行單件三坐標(biāo)測(cè)量，證實(shí)支撐桿過(guò)孔高度超上限約4～5mm。

圖5 支撐桿底座過(guò)孔高度超高

團(tuán)隊(duì)隨后聯(lián)合供應(yīng)商對(duì)底座模具進(jìn)行修模，并將整改后的樣件再次進(jìn)行單件三坐標(biāo)測(cè)量，確認(rèn)整改后的零件過(guò)孔高度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.2 車架縱梁Z 向翹曲

支撐桿底座車身安裝支架實(shí)測(cè)高于數(shù)模1mm；實(shí)車縱梁高于支撐桿底座車身安裝支架，有約2mm 段差，以上兩點(diǎn)說(shuō)明前車架縱梁向上翹曲約3mm，見(jiàn)圖6。

圖6 前車架縱梁Z 向翹曲

5.3 對(duì)前螺旋彈簧的相關(guān)分析

在將支撐桿底座與前車架相關(guān)問(wèn)題點(diǎn)整改完成后，團(tuán)隊(duì)抽測(cè)8 臺(tái)車，仍有一臺(tái)前輪距值為1370.5mm，低于下限。團(tuán)隊(duì)繼續(xù)對(duì)前螺旋彈簧的相關(guān)影響因素展開(kāi)分析確認(rèn)。

Nogueira等研究了5種基于賴氨酸的陰離子型AAS[134]，它們彼此的差別在于具有不同的反離子，測(cè)試了其在不同pH范圍、濃度以及潛伏期的情況下對(duì)細(xì)胞膜的破壞能力。為達(dá)到該目的，他們使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的溶血試驗(yàn)用來(lái)當(dāng)作核內(nèi)體的膜（endosomal membrane）的模型。結(jié)果證實(shí)了這些表面活性劑在核內(nèi)體的pH范圍內(nèi)具有pH敏感的溶血活性以及更好的動(dòng)力學(xué)。

將彈簧從自由高度壓縮到定高度H（等同于空載時(shí)彈簧理論剩余量）時(shí)所需的負(fù)荷力定義為P 值，給定合格范圍，對(duì)P 值在合格范圍中值以上的彈簧做青色標(biāo)記（負(fù)荷力大），中值以下的做白色標(biāo)記（負(fù)荷力小），以此給彈簧分組。理論和實(shí)測(cè)證明，裝青標(biāo)組彈簧的車輛，其前輪距要明顯小于白標(biāo)組。

5.3.1 分供方的影響及差異分析

前螺旋彈簧有兩家分供方，對(duì)前輪距有顯著影響，如圖7 所示，A、B 為兩家分供方，每家彈簧均分白標(biāo)/青標(biāo)兩組，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，配白標(biāo)彈簧的車輛前輪距大于青標(biāo)彈簧，且A 分供方的彈簧裝車后的前輪距明顯大于裝B 分供方彈簧的車輛。

圖7 兩家分供方前螺旋彈簧裝車試驗(yàn)

團(tuán)隊(duì)對(duì)A、B 分供方的前彈簧開(kāi)展對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)B 彈簧在空載負(fù)荷時(shí)比A 彈簧多出一沿直徑方向的150N 分力，從前懸架結(jié)構(gòu)上分析，此分力增加了對(duì)輪胎的側(cè)向壓力，造成輪胎外傾角增大，從而使輪距變小，如圖8。進(jìn)一步對(duì)兩家彈簧及生產(chǎn)檢驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：

圖8 徑向力影響示意圖

①?gòu)椈蓹z測(cè)工裝與設(shè)計(jì)要求不符：檢測(cè)工裝缺少減震器上下彈簧支座仿形，檢測(cè)過(guò)程負(fù)荷力加載方向與彈簧理論工作軸心不同軸，影響檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，如圖9。

圖9 彈簧檢測(cè)工裝不合理

②彈簧自由高度公差設(shè)置不合理：圖紙中未注明彈簧自由高度公差要求。供應(yīng)商自行增加±3mm 的公差要求，導(dǎo)致部分零件出現(xiàn)力值超標(biāo)。

5.3.2 數(shù)模與圖紙的差異

在將前述相關(guān)問(wèn)題點(diǎn)整改完成后，團(tuán)隊(duì)再次測(cè)量前輪距值，測(cè)量結(jié)果全部在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，但仍處于中值1386mm 之下，如圖10。團(tuán)隊(duì)遂對(duì)該車型前輪距理論值進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。在校核時(shí)發(fā)現(xiàn)，前彈簧在負(fù)荷力達(dá)到P值時(shí)的剩余高度H 值實(shí)測(cè)值符合圖紙要求，但不符合數(shù)模尺寸，確認(rèn)發(fā)現(xiàn)前彈簧H 值尺寸數(shù)模比圖紙短13mm，即數(shù)模狀態(tài)的前彈簧壓縮量比設(shè)計(jì)要求多，輪胎外擺過(guò)大，導(dǎo)致數(shù)模狀態(tài)下的前輪距測(cè)值過(guò)大，不符合理論設(shè)計(jì)狀態(tài)，也就是說(shuō)，實(shí)際設(shè)計(jì)狀態(tài)下的前輪距理論值無(wú)法達(dá)到1386mm。

圖10 改進(jìn)后前螺旋彈簧裝車試驗(yàn)

綜上，團(tuán)隊(duì)結(jié)合最新校核的數(shù)據(jù)，將該車型前輪距理論值修正為1378mm，合格范圍1364.22mm～1391.78mm，并同步更新公告參數(shù)值。

6 總結(jié)

團(tuán)隊(duì)在處理本次問(wèn)題過(guò)程中雖然發(fā)現(xiàn)了部分零部件的不合格因素，但主要原因仍是設(shè)計(jì)布置階段的校核出現(xiàn)了偏差，而汽車的輪距、外廓尺寸等是公告中的重要參數(shù)，這提示我們需要從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)監(jiān)控的各個(gè)環(huán)節(jié)均予以認(rèn)真對(duì)待。