一种提升K&C试验中转向工况测试精度的改进方法

许克峰 陈海滨 李衡 邢建伟 徐满

摘  要：针对K&C试验中的转向工况测试中[1]，安装费时费力，安装精度无法保证，进而影响试验效率与试验精度，给后续试验数据分析带来不便，经过深入分析，设计出一套辅组工装，经过不断改进，完善，最后形成一套高效、可靠的试验方法，解决了试验中安装费时费力，安装精度无法保证问题。试验一致性好！试验数据精度提升。

关键词：K&C试验;转向;精度;改进方法

中图分类号：U467      文献标识码：A     文章编号：1005-2550（2021）03-0106-04

An Improved Method to Improve the Testing Accuracy of Steering Conditions in K&C Test

XU Ke-feng， CHEN Hai-bin， LI Heng， XING Jian-wei， XU Man

（ DongFeng Motor Corporation Technical Center， Wuhan 430058， China ）

Abstract： Aiming at the steering condition test in the K&C test[1]， the installation is time-consuming and laborious， and the installation accuracy cannot be guaranteed， which affects the test efficiency and test accuracy， and brings inconvenience to the subsequent test data analysis. After in-depth analysis， a set of auxiliary groups is designed The tooling has been continuously improved and perfected， and finally a set of efficient and reliable test methods is formed， which solves the problem of time-consuming and laborious installation during the test and the installation accuracy cannot be guaranteed. Good test consistency！ The accuracy of test data is improved.

Key Words： K&C Test; Steering; Accuracy; Improvement Method

许克峰

毕业于盐城师范学院，理学学士学位，现就职于东风技术中心，任K&C试验主管工程师，主要研究K&C试验验证技术，已发表论文多篇。

1    引言

目前，汽车K&C试验中所使用的美国MTS公司试验台（图1）[2]，在做转向试验时，需要安装转向机器人，转向机器人通过方向盘连接的适配器与试验车辆方向盘相连接（图2）。MTS公司提供安装方法：旋转方向盘，通过肉眼观察适配器连接轴的跳动量，调整适配器的位置，使其连接轴的跳动量尽量的小。

由于现在车辆方向盘形状大多为非规则圆形，用MTS公司提供方法安装，只能保证方向盘与适配器近似同心，并且调整过程中只能凭借肉眼觀察其同轴度，误差较大，造成在动态试验时转向机器人在转向过程中产生一个径向跳动，因而试验数据曲线会在命令轨迹上有一定波动，且测量的转向力矩值显著增大，不能完全满足试验要求[3]。

适配器与转向管柱端面之间没有合适的基准，仅凭肉眼观测其同轴度，不仅难以满足试验精度要求，而且同时还需要启动车辆反复转动方向盘，检查适配器跳动量并调整条辐长度，其难度较大、耗时长且难以达到试验精度要求[4]。

本文提供一种快速对中方向盘轴心的装置[5]，节省时间，提高精度。技术方案为：先准确找到方向盘的轴心，再通过轴心安装适配器。需要制作辅助工具：1、激光发射器，2、T型尺。激光发射器由普通的激光笔、万向软杆、吸盘改制而成，材料易获得，成本低。T型尺设计巧妙，结构简单，利用数学几何知识快速解决了实际工作中遇到的复杂技术难题。

2    问题解析

2.1   原安装方法

1、测力方向盘适配器（图3）初步对中并固定于试验车辆方向盘上。

2、第一个人拿一把L扳手对准方向盘适配器连接轴的中心（图4），第二个人边旋转方向盘，边通过肉眼观察测力方向盘适配器连接轴的跳动量，根据跳动情况（图5），调整测力方向盘适配器的位置，使其连接轴的跳动量尽量的小。

2.2   原安装方法问题：

1、仅凭肉眼观察误差大。

2、怎么尽量小？没给出具体指标。

通过此方法，安装一致性差，安装结果无法数据化，费事费力，精度不能稳定。

2.3   问题的根源

在于没有找到真实的方向盘旋转轴心的位置。如果能够快速准确地找到方向盘旋转轴心的位置，且安装时能保证适配器与转向机器人同轴，就能保证安装的精度。

3    解决方案

3.1   解决思路

分两步：1、先准确找到方向盘的轴心O;2、再通过轴心安装测力方向盘。

对于“1、先准确找到方向盘的轴心O（图6）”，方法是：根据数学知识“平面上任意3个点（点C、点D、点E）确定一个圆”;根据数学知识“圆上任意两弦（直线CD、直线DE）的垂直平分线的交点（O）即圆心”。

对于“2、再通过轴心安装测力方向盘”，方法是：利用其横辐上现成的A、B左右对称通孔（图7），A、B两点距离18 CM，在方向盘上找过圆心，且长度为18CM的线段FG（图8），FG与AB重合，则实现测力方向盘与车辆方向盘完全同轴。

3.2   辅助设备制作

激光发射（图9）部分由普通的激光笔改制，激光笔各项参数符合GB7247.1-2012的规定，不对人眼产生危害。本文中使用功率小于0.6毫瓦、波长532 nm的绿色激光笔。

T型尺由透明亚克力材料制成，T型尺的一边标有刻度，中间刻度值为0，最小刻度单位为毫米，在厘米刻度下方标上数值，左右各15厘米。与有刻度一边垂直的边，在轴线上开有宽1.5毫米的孔槽。

图中：1、激光发射器;2、万向连接软杆;3、吸盘底座;4、激光发射器开关;5、T型尺装置;6、T型尺孔槽。

3.3    新方法步骤

3.3.1 测力方向盘初步对中并固定于试验车辆方向盘上。

3.3.2 因为测力方向盘安装后，其与方向盘平面平行，测力方向盘横幅上左右各有一长圆形洞，将靠近中心的左右两洞各记为洞A，洞B。激光笔1打开，激光束通过测力方向盘横幅上的洞A垂直照到方向盘上，将照在方向盘上这一点用水彩笔点上，记为C点，关闭激光笔1。

3.3.3 顺时针转动方向盘约90度后保持方向盘不动，将激光笔1打开，调整激光笔1，将光垂直通过测力方向盘上A点，固定激光笔1，不能让其有任何移动。顺时针转动方向盘约90度后保持方向盘不动，将激光笔2打开，调整激光笔2，将光垂直通过适配器上A点，固定激光笔2，不能让其有任何移动。拆下测力方向盘，将激光笔1照在方向盘上这一点用水彩笔点上，记为D点，将激光笔2照在方向盘上这一点用水彩笔点上，记为E点，关闭激光笔1，关闭激光笔2。

3.3.4 用2把T型尺，尺1有刻度一边与CD重合，C、D到刻度尺中心零刻度的距离相等，则无刻度一边自然垂直平分CD，同样，尺2，有刻度一边与DE重合，D、E到刻度尺中心零刻度的距离相等，则无刻度一边自然垂直平分DE，尺1与尺2无可度两条边相交点O即为圆心，即找到了方向盘的轴心。

3.3.5 利用其横辐上现成的A、B左右对称通孔，测力方向盘横幅上的A、B两点距离18 CM，且AB过轴心。再次利用激光笔来精确定位安装。在方向盘上以O为圆心，找F、G两点，这两点为過圆心O的一条直径，直径FG长为18CM，找到后，将F、G两点用水彩笔标出。将测力方向盘横幅上的A、B两点分别与方向盘上的F、G对齐，再次利用两支激光笔来精确定位安装然后固定。此时测力方向盘与方向盘完全同轴心。

4    改进效果对比

4.1   测试数据结果对比

通过对同一台车，分别按旧、新两种安装方式安装后进行测试，测试结果如图11所示，原安装方法力矩（横坐标为零时，上下两条曲线纵坐标差值即力矩，图形上看是上下两条曲线纵坐标的连线长度）测试结果明显大于新方法，是新方法安装的力矩值的2倍多，说明新方法安装效果明显，显著优于旧方法。

通过新方法安装一批（10台）车，测试结果如图12所示，采用新方法安装的力矩值都在2Nm内，说明新方法安装效果一致性好。而且通过新方法安装的10台车，每台车的安装时间都在13至15分钟之间。新方法安装的时间可以量化并固定，而原方法安装，因为对中精度存在偶然性，安装差异大，随着安装时间增加，安装人员体力跟不上，安装时间增加，进而每次的安装时间不确定，安装效果差异也大，不严谨。

4.2   多维度对比

从安装时间、安装对准方式、安装精度、安装辅助工具、安装一致性、安装难易度等不同维度对比新旧安装的差异，从表1对比结果可以看出，新方法比旧方法安装容易，易量化，一致性好！

5    总结

本改进方法充分利用现有设备结构的孔洞，所用辅助设备仅为两支激光笔及两把T型尺。通过激光来参照观察、瞄准，更符合光学原理，精度高，依据本方法的安装结果，每步都科学严谨，安装时间短，最终可以保证安装时间及安装精度，保证了试验结果的质量，具有很大的推广价值。

世界上拥有K&C试验台的公司不多，仅有一些大型汽车公司才会购买K&C试验台，作为设备制造商MTS公司，提供给我们的安装方法，前面已述，只能保证方向盘与适配器近似同心，并且调整过程中只能凭借肉眼观察其同轴度，误差较大，不严谨。我们的改进方法，步骤清晰，方法严谨，精度高，效果好，得到设备供应商的肯定与认可，在同行业中处于领先地位。

参考文献：

[1]郭孔辉.汽车操纵稳定性.长春：吉林人民出版社，1983.

[2]廖抒华，段守焱，成传胜.悬架K&C试验台在底盘开发中的技术应用[J].汽车科技，2010（5）：66-68.

[3]余志生.汽车理论J第3版.北京：机械工业出版社，2000.

[4]刘国猛，谷玉川，赵若琳.K&C试验台及其应用[J].机电工程技术，2010， 039（008）：124-126.

[5]许克峰，邢建伟.-快速对中方向盘轴心的辅助工具及方法：中国，CN201910218147.0 . 2019-10-21.