某车型行驶向右跑偏故障诊断与分析

王莉莉，覃京翎，蒙万才，廖金团

（柳州城市职业学院机电与汽车工程系，广西 柳州545036）

车辆行驶跑偏就是指车辆在行驶过程中偏离了原来直线驾驶的状态，这会影响车辆的操纵稳定性和转向性能，同时也是十分危险的[1]。导致车辆行驶跑偏的因素很多，轮胎气压不匀，四轮定位不准，零部件尺寸偏差，制动力不匀等[2]。通过行驶跑偏故障分析诊断，找出跑偏因素至关重要。本文通过对某车型行驶向右跑偏故障进行理论分析及三坐标测量研究，找出行驶跑偏的关键因素，对行驶跑偏问题研究有一定的指导意义。

1 故障现象

通过对某车型的两辆车在高速公路进行测试，发现该车存在向右跑偏现象，测试结果如表1所示。

表1 两辆车在高速公路测试结果

（注：测量跑偏时间时，行驶速度100 km/h，左侧车轮压左侧车道线直线行驶，松手后测算车辆右侧车轮压到右侧车道线的时间（如向左跑偏则反之），V1 等级：X<5 s；V2 等级：510 s）

通过测试结果分析，1#车和2#车均存在向右跑偏现象，但是2#车评价等级为OK，表示在可接受范围。为了更好得分析车辆行驶跑偏的原因，故对跑偏车辆进行三坐标测量。为避免轮胎气压不一致导致的整车姿态变化，将故障车轮胎拆掉，只装钢圈，进行三坐标测量，如图1、图2所示。

图1 三坐标测量

图2 三坐标测量结果

从三坐标测量结果（如表2所示）可以看出，1#车后轴垂直平分线和前轴垂直平分线距离约为9.611 mm，2#车后轴垂直平分线和前轴垂直平分线距离约为6.212 mm。

表2 三坐标测量结果（单位：mm）

2 故障分析

影响车辆行驶跑偏的因素很多，但对上述跑偏车辆进行检查，可以排除轮胎气压不匀，四轮定位不准，制动力不匀等因素。目前重点排查跑偏车辆的零部件尺寸是否存在偏差，所以对跑偏车辆进行受力分析。

2.1 坐标系建立

通过以上三坐标测量结果，以车辆后轴方向为X轴、后轴垂直平分线为Y轴，可得出1#车和2#车四个轮胎相对于坐标系的位置，如图3、4所示。

图3 1#车坐标系建立

图4 2#车坐标系建立

2.2 受力分析

如图5所示，车辆平衡的条件为：

理论状态下，F1＝ F2，L1＝ L2，F3＝ F4，L3＝ L4辆合力矩为零。即车辆保持直行状态的条件为前后轴垂直平分线重合。

通过以上三坐标测量发现，故障车前后轴垂直平分线不重合，有一定偏距L（1#车：9.611 mm，2#车：6.212 mm），此偏距将导致车辆合力矩向右，可能导致车辆向右跑偏。

图5 受力分析

此状态下，F1＝ F2＝ F，L1＜ L2，F3＝ F4，L3＝ L4车辆合力矩不为零，产生向右的合力矩：

汽车在平坦路面行驶阻力的计算：

汽车在平坦路面行驶时受到滚动阻力、空气阻力和加速阻力，如下式所示：

滚动阻力：

其中G为汽车总重力，f为滚动阻力系数，对于轿车，f的值可用下式计算：

f0为一沥青或混凝土路面为0.020；vα为车速（km/h）。

取某车型整车质量2 T，行驶速度100 km/h，带入公式可计算出滚动阻力为：

空气阻力：Ff=G·f=588 N

其中，CD为空气阻力系数，轿车取 0.4～0.6，货车取 0.8～1.0，大客车取0.6～0.7；A为汽车迎风面积：A=B·H；B为汽车的前轮距；H为汽车的高度；vr为汽车行驶速度。

取某车型前轮距为1 860 mm，高度为1 925 mm，行驶速度100 km/h，空气阻力系数为0.6，代入公式可计算出空气阻力为：

加速阻力：

其中，δ为汽车旋转质量系数，δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量和传动系的传动比等有关。在进行动力性计算时，可按经验公式估算：

式中：δ1为车轮旋转质量换算系数；δ2为飞轮旋转质量换算系数。

在本次分析计算中，由于车辆为匀速行驶，所以加速阻力为零。

综上，可计算出汽车行驶阻力为：

根据以上第五步受力分析结果，可计算出车辆在行驶时受到的合力矩为：

对于1#车，∑F＝3 203 N·mm

对于2#车，∑F＝2 070 N·mm

通过计算可以看出，在前后轴垂直平分线有偏距的时候，所产生的合力矩向右，是车辆向右跑偏的原因之一。

3 故障诊断

为了验证理论分析可靠性，对跑偏车辆（1#车）更换带检测数据的后桥总成（3号后桥），然后重新进行高速路试，测试速度100 km/h，向右跑偏，跑偏时间8.3 s，评价等级为V3。

对跑偏车辆（1#车）更换带检测数据的后桥总成（3号后桥）进行三坐标测量。本次测量主要测量后桥上、下摆臂安装内孔的位置，后桥三坐标测量位置见如图6所示，测量结果如表3、4、5所示。

图6 后桥三坐标测量位置

表3 1#车初始后桥测量结果

表4 3号后桥测量结果

表5 X方向数据统计

从三坐标测量结果发现后桥总成上下摆臂安装点不符合要求（孔 3、4、5、6的 X 方向偏差），左右差值将影响车辆后轮推力角，从而导致车辆跑偏；从三坐标测量结果和AVES评价结果可以看出，后桥总成上下摆臂安装点X方向左右差值越大，车辆跑偏时间越短，车辆跑偏越严重，与理论相符。因此，后桥总成不符合设计标准是车辆跑偏的重要因素。

4 结束语

通过以上分析结果可以看出，车辆合力矩向右，与车辆实际跑偏方向相符，是车辆向右跑偏的主要原因。后桥总成上下摆臂安装点不符合设计标准是车辆向右跑偏的重要因素，经对此问题进行分析整改，目前后桥总成上下摆臂安装点均已符合设计标准。经过连续4个月的评价，目前均未发现某车型向右跑偏问题，整改完毕，达到预期要求。