某载货汽车轮胎轮罩干涉分析

许玛丽

(江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601)

某载货汽车轮胎轮罩干涉分析

许玛丽

(江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601)

针对某高端轻型载货汽车在载质量1.5 t、3.5g冲击载荷时轮胎与轮罩干涉这一问题，分析其轮胎及驾驶室设计状态和问题样车状态的运动路径，通过理论及实际的结构、运动及性能分析，探讨配独立悬架商用车发生轮胎轮罩干涉问题时整改方向。

轮胎轮罩干涉；副车架；独立悬架

0 引言

随着商用汽车产业的快速发展和各个国家对商用车各项指标要求的逐渐加强，高端轻型载货汽车应时而生，它不仅能够满足广大客户对汽车动力、可靠性及用途多样化的需求，还具备轿车化的舒适及安全性配置。

文中介绍的这款高端轻型载货汽车，配置独立悬架，使汽车具备良好的平顺性，以满足客户对轿车化舒适性要求。但独立悬架构造复杂，承载力小；而设计目标对该车的可靠性能要求较高，故该车在载质量1.5 t、3.5g冲击载荷下高速行驶时，发生轮胎与轮罩干涉问题，严重影响整车安全性及驾乘感受。

1 运动过程简介

如图1，为此款商用车配独立悬架结构。悬架下摆臂控制轮胎上下运动，当下摆臂上缓冲块与副车架接触压缩至其极限时，轮胎上跳到达极限[1-2]。

设计分析从静态和动态两方面展开。

1.1 静态分析

为使设计结果满足所有状态，静态分析从极限角度出发，使轮胎上跳极限位置，同时，使驾驶室向下侧倾至极限位置，测量间距状态。当然，两种极限状态不一定同时发生，需要根据不同车型确认间距值是否满足要求。

1.2 动态分析

假设汽车在行驶时，左右两车轮先后遇到障碍物，冲击载荷分别为G1和G2，左侧车身由于受到了朝上的载荷G1，由于惯性力作用右侧车身向下运动，而此时右侧车轮受G2冲击向上运动。

轮胎受的冲击大部分由悬架吸收，跳动位置受副车架与悬架控制，由于独立悬架特点，两个车轮跳动位置不会互相影响；但驾驶室位置与两个车轮所受冲击息息相关[3-4]。如图2所示。

由于动态运动过程相对较复杂，需要利用CAE工具进行分析，且实际车辆受到的冲击载荷不确定，故在设计阶段，如果确认静态分析状态，预留好轮胎上跳极限和驾驶室侧倾极限后的间距值，就可以确保干涉问题不会发生。下面对设计阶段的静态分析过程进行详细说明。

2 设计阶段数据分析

2.1 极限位置确定

利用CATIA约束得出轮胎垂直上跳至极限位置和驾驶室侧倾运动极限位置。

轮胎运动。使前下缓冲块与副车架接触并压缩到其设计极限，此时，轮胎到达垂直上跳的极限位置，校核轮胎为其半径的最大值。

1.6 他汀类药物停药指征 当出现以下指征时，考虑停药或更换剂量：（1）年龄≥80岁，AST、ALT超过正常上限2倍。（2）年龄＜80岁，AST、ALT超过正常上限3倍。（3）CK超过正常上限5倍且（或）伴有肌痛、乏力、酸困等他汀类药物相关不良反应。（4）表皮生长因子受体（eGFR）下降≥50%。

驾驶室运动。当驾驶室一侧受冲击而另一侧不受冲击时，不受冲击的一侧会运动到向下的极限位置，冲击载荷大小与缓冲块被压缩到极限位置的冲击载荷大小一致，由比例关系得出驾驶室一侧向下运动极限值。

2.2 公差

为使不同零部件达到互换和配合要求，其几何参数可以在一定范围内变动。由于影响驾驶室运动和影响轮胎运动的尺寸链不同，需要根据各个尺寸链公差计算累积公差值，并确认其对极限位置间距的影响。

3 样车问题分析

根据静态分析结论，干涉问题主要由两方面引起：(1)轮胎垂直上跳距离超过了设计值；(2)驾驶室受冲击向下运动超出设计范围。两方面都会使轮胎与轮罩接触干涉。

轮胎状态。静止状态下，轮胎与轮罩的间距由扭杆调节而定，扭杆扭转越多，轮胎与车轮的间距越大；但轮胎垂直上跳与轮罩的最小间距是固定的，即缓冲块压缩至极限位置，轮胎就停止向上运动了。轮胎受到来自地面的冲击载荷上跳，在前下缓冲块接触副车架之前，冲击载荷全部由扭杆平衡，在前下缓冲块开始接触副车架起，冲击载荷由扭杆和缓冲块共同平衡，直至缓冲块被压缩至极限。故需要确认的状态包括：副车架、悬架的各个零部件是否变形或者损坏。

驾驶室状态。确定驾驶室是否满足设计状态主要包括：驾驶室精度是否满足、驾驶室支撑是否满足。

对问题样车进行排查，利用FaroArm激光扫描仪发现，副车架与悬架前下缓冲块接触处发生凹陷，且缓冲块开裂。

3.1 副车架凹陷

副车架与缓冲块接触面凹陷，产生的空间使缓冲块向上运动距离增加，而导致轮胎相对轮罩向上运动距离增加，且轮胎上跳距离与缓冲块上跳距离存在比例关系，见图3。

其中：位置1为缓冲块与副车架接触且缓冲块压缩至极限位置；X为缓冲块由位置2运动到位置1的运动位移；Y为轮胎由位置2运动到位置1的运动位移；L1为上摆臂长度；L2为上摆臂旋转点到缓冲块长度。

故有：X/Y=L2/L1即Y=X·L1/L2。

所以，若副车架凹陷，导致缓冲块多运动s,则轮胎多运动值s1=s·L1/L2

3.2 缓冲块开裂

缓冲块开裂导致其性能下降，图4为此款车型在缓冲块开裂前后刚度测试曲线：随着载荷增加，开裂件较状态良好缓冲块的刚度越来越小；相同冲击载荷作用下，开裂缓冲块压缩量变大，导致轮胎跳动极限位置上移，而产生干涉风险。

独立悬架对冲击载荷承载力小，商用车可靠性试验的恶劣工况是导致零部件变形或损坏的主要原因。

4 结束语

(1)在设计阶段，为避免干涉发生，主要考虑3个方面：轮胎上跳极限位置，驾驶室侧倾移极限位置及各个零部件的累计公差；

(2)在验证阶段，为查出问题产生原因，主要考虑两个方面：副车架与缓冲块接触面是否凹陷，缓冲块刚度是否发生变化。

【1】 周长城.车辆悬架设计及理论[M].北京:北京大学出版社,2011.

【2】 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2009.

【3】 Mitschke Manfred,Wallentowitz Henning.Dynamik der Kraftfahrzeuge[M].Springer,2009.

【4】 鸠田幸夫.汽车设计制造指南[M].北京:机械工业出版社，2012.

AnalysisofWheelcoverandTyreInterferenceofOneTruck

XU Mali

(JAC Automobile Co.,Ltd.,Hefei Anhui 230601,China)

In order to solve the problem that tyre and wheelcover interfering of a certain light truck configured with independent suspension in the 1.5t load and 3.5gimpact,the movement paths of design condition and problem truck condition of the tyre and the cab were analyzed.The reform direction to the problem was brought forward by analyzing structure,movement and performance from theory and practice.

Interference between tyre and wheelcover;Subframe;Independent suspension

2014-10-11

许玛丽(1988—)，本科，工程师，主要从事商用车车身总成方面布置开发工作。E-mail：mary880624@163.com。