商用车驾驶室前面罩试验方法探究

管李艳，惠耀兵，侯向民

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

1 引言

前面罩是驾驶室前围外表面的覆盖件。前面罩的主要作用是与驾驶室左右侧围、保险杠形成前围封闭体，遮挡并固定前围内部的功能件[1]。为了验证商用车驾驶室前面罩匹配设计的合理性，需对商用车驾驶室前面罩系统进行试验验证，本文就验证方法进行研究。

2 商用车驾驶室前面罩系统组成及验证目的

2.1 前面罩系统的构成

前面罩系统主要由面罩本体、铰链、锁系统、气弹簧、上车扶手、格栅、扰流角板等主要部件构成。

2.2 前面罩系统的功能说明

在车辆行驶和未检修状态时，前面罩本体上一对锁环锁止在对应的锁体上。如果检修或其他原因需要打开前面罩本体时，首先手动打开前面罩锁，使一对锁环脱开对应的锁体，然后人为的操纵打开前面罩本体，前面罩本体在气弹簧和翻转铰链的作用下处于完全打开状态。关闭前面罩本体时，人为操纵关闭前面罩本体，关闭过程中，前面罩本体需要一定的闭合速度，目的是使一对锁环平稳的被推入对应的锁体中。

2.3 前面罩系统的验证目的

为了验证前面罩匹配设计是否合理，需重点关注以下几方面：

（1）前面罩开启角度、铰链的布置、锁机构开启方式及结构等是否符合人机要求。

（2）前面罩总成的可靠性能是否符合整车设计要求。

（3）前面罩本体开闭耐久、铰链开关耐久、锁耐久性、气弹簧常温循环寿命等是否符合相关零件的性能指标。

（4）前面罩和周边件的配合间隙、自身零件的配合、开启角度及运动间隙等是否符合外观尺寸技术要求。

以上人机方面的要求通过操作舒适性试验方法进行验证，可靠性能是否符合整车设计要求通过整车可靠性试验方法进行验证，相关零件的耐久性能指标通过开闭耐久试验方法进行验证。

3 商用车驾驶室前面罩试验方法研究

3.1 前面罩操作舒适性试验方法研究

前面罩舒适性的试验验证，基于维修方便性、零部件布置合理性、人机操作舒适性等方面，开展前面罩舒适性试验，试验方法如下：

（1）将前面罩系统的所有零部件按照工艺要求装配在驾驶室上，在装配的过程中验证装配过程是否操作方便，做好试验记录，为设计改进提供支持。

（2）试验人员预打开和关闭前面罩10 次后，用角度测量仪测量前面罩完全开启角度是否符合设计要求。

（3）由170cm[2]的人站立在驾驶室前围处，手动打开前面罩锁，使一对锁环脱开对应的锁体；然后手动操纵打开前面罩本体，使前面罩本体在气弹簧和翻转铰链的作用下处于完全打开状态；这时170cm 的人站立在前面罩正前下方时，要求手掌可触及到前围外边缘处，且头部不会触碰到开启后的前面罩。

（4）用面差仪及间隙尺等工具测量前面罩和周边件、自身零件、开启角度后的间隙是否符合外观尺寸技术要求。

本试验方法从维修方便性、装配工艺合理性和开闭操作舒适性等方面验证前面罩，但本试验方法中未提及前面罩锁的开启力、前面罩本体的开启力及关闭力，这也是操作舒适性的一个重要指标，如何测量前面罩本体的开启力和关闭力，及评价前面罩打开和关闭轻便是本试验方法需要进一步思考和完善之处。

3.2 前面罩可靠性试验方法研究

前面罩可靠性试验，主要验证前面罩总成在整车的使用过程中，前面罩的安装点是否可靠，前面罩总成吊装支架、前面罩总成的隔板、承重板等是否有明显变形及前面罩能否正常打开等问题。目前驾驶室前面罩可靠性试验方法依据GB/T 12678-90《汽车可靠性行驶试验方法》[3]。

（1）检查条件：每行驶100km 左右停车检查一次，主要检查前面罩系统各部位是否松脱、明显变形、损坏等。

（2）故障处理：对前面罩系统松脱部位及时紧固；支架、隔板等无断裂或严重变形时继续试验观察；支架、隔板等有断裂或严重变形导致前面罩无法正常开启情况，记录故障级别及里程，更换同一批次合格品样件继续试验。

（3）试验记录：按试验规范详实记录。

（4）结果分析：试验完成后，根据故障率及故障危害度进行可靠性结果分析。

本试验方法可靠性评价指标要符合整车设计要求，但前面罩可靠性试验方法周期长、成本高，无法满足产品研制短周期要求。如在驾驶室总成进行六自由度台架试验过程中，依据台架试验要求查看、记录和分析前面罩可靠性，将大幅提高试验效率。

3.3 前面罩总成开闭耐久试验方法研究

前面罩总成开闭耐久试验验证面罩本体、锁、气弹簧、铰链及其他附件的耐久性能指标。试验方法如下：

（1）将前面罩本体、锁、气弹簧、铰链及其它附件按照工艺要求装配在试验台架上。

（2）手动调试打开和关闭前面罩10 次，确保各零部件装配可靠，前面罩和周边件的配合间隙、自身零件的配合、开启角度及运动间隙等符合设计要求，且面罩本体打开平稳、关闭后锁紧功能正常。

（3）通过控制气缸动作实现手动打开前面罩锁。

（4）通过气缸、转轴、杠杆、滑环、钢丝绳索等零部件组合实现手动打开前面罩本体功能。

（5）关闭前面罩本体同打开前面罩本体原理相似，不同之处为使用弧线型杠杆拉动钢丝绳索，使钢丝绳索作用在前面罩本体上的力为切线力，这种切线力克服一对气弹簧的阻力后，在最后有一定的冲击力行程是能够使锁环平稳的推入对应的锁体中。这是本试验实现的难点，也是通过多次验证后，确定的试验方法。

（6）利用自动化控制技术实现前面罩自动开闭和反复循环计数，按照设计要求完成前面罩开闭耐久试验。

（7）试验结束后所有零部件应满足相关部件的性能要求。

本试验方法主要研究驾驶室前面罩锁打开动作、本体完全打开和关闭动作，以板卡为基础[4]，继电器、电磁阀、气缸、光电传感器等硬件为主体，再利用自动化控制技术实现前面罩系统开闭的计数和反复循环功能。可有效验证前面罩本体、锁、气弹簧、铰链开闭耐久性是否满足相关产品性能要求；同时也可验证前面罩与保险杠、车门等匹配性能。

4 结论

本文对前面罩操作舒适性试验、可靠性试验、开闭耐久试验进行了探究，确定了初步的验证方法，为商用车驾驶室前面罩设计确认及设计优化提供一定的参考的依据。但由于缺乏国家与行业相关试验标准，以及试验能力有限，商用车驾驶室前面罩试验方法还需要进一步研究完善。