关于某车型操纵稳定性差的分析与改进

赵 丹

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230022）

引言

汽车的操纵稳定性是指在驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。汽车的操纵稳定性直接影响操纵方便的程度、汽车动力性的发挥和汽车运输生产率的提高，它是高速汽车安全行驶的一个主要性能，且成为衡量现代汽车性能的主要标准之一。在设计阶段，需保证操纵稳定性满足要求。

1 问题的提出

该4700mm轴距车型为右舵新底盘开发，需进行操纵稳定性试验来验证其性能方可投放市场。试验主要从稳态回正、转向回正和转向轻便性三个方面进行。

1.1 该卡车的基本配置表

1.2 稳态回转

该车型具有典型的不足转向特性，不存在中性转向点，左、右转不足转向度表现良好，整车车身侧倾度表现较好；各测量项目均满足设计要求。

表2 稳态回转试验数据

1.3 转向回正

该车回正后，左、右转残余横摆角速度均偏大，驾驶员撒手后转向盘响应速度缓慢，转向回正国标评分45.8，不满足≥60分设计要求。

表3 转向回正试验数据

2 整改方案

该车型整车GVW为12t，前轴额定载荷为3.5t。结合前期处理操纵稳定性问题的相关经验，以及理论推理，主要可从整车回正阻力矩和整车四轮定位参数两个方面进行分析排查。

2.1 整车回正力矩分析

整车回正阻力矩主要体现在转向器回正阻力矩与主销止推轴承阻力矩。

其中转向器回正阻力矩设计要求小于 30Nm，样件满足要求，此因素可排除。

主销止推轴承结构如下图1所示，查阅资料，其摩擦系数为0.032。而另外一种主销止推轴承结构，如下图2所示，其摩擦系数为 0.002，二者外直径均为 75mm，内直径均为40mm，但是更换轴承后，其单边的回正阻力矩可减小13Nm。且原有车型发生类似回正性能不合格问题时通过更换主销止推轴承，将结构一换为结构二后，复测回正性能合格。综上，可判定止推轴承回正力矩为影响整车回正性的一个关键因素。

图1 轴承一

图2 轴承二

通过整改，更换止推轴承后，主观感受样车状态，车速20km/h，方向盘转角1圈，与原状态相比：

更换之前左转回正1/2圈，右转回正不到1/2圈，回正缓慢；

更换之后左转回正 3/4圈，回正速度快，右转回正 3/4圈，回正速度较快。

2.2 整车四轮定位参数分析

整车四轮定位参数有四个方面：车轮外倾、车轮前束、主销后倾及主销内倾。车轮外倾有利于汽车的不足转向和转向操纵力的减轻；车轮前束一般可由它抵消因车轮外倾在滚动时造成的不利影响，如轮胎磨损加剧；主销后倾产生主销拖距，转向时形成回正力矩，使车轮重新回到直行位置；主销内倾对车辆制动时的稳定性有很大的影响。

由以上分析，可知其中影响转向回正性的最主要因素为主销后倾角。

经过检测，该车型的整车四轮定位参数如下表所示：

表4

查阅图纸，结合相关资料，可知，该车型主销后倾角应为3°30'左右，实测值2°26'，由此，可得出，主销内倾角偏小是回正力矩偏小整车回正性差的影响因素。

2.3 整改方案

针对该样车，钢板弹簧处增加一块 1°左右的斜垫铁，使主销内倾角达到3°16'。

整改完成后，复测操纵稳定性，其转向回正试验数据如下表所示：

表5

转向回正得分61.9分，满足≥60分设计要求。

3 总结

操纵稳定性是汽车的重要指标之一，直接影响汽车的行驶安全，对于驾驶员的劳动强度也有很大的影响。因此我们在设计源头，务必要保证操纵稳定性满足要求。通过上述实例，简要介绍了转向回正性不满足要求时候的分析思路以及整改方案，并可依据此方案，对新开发同平台产品给予指导并推广。

[1] 陈家瑞.汽车构造:上册.机械工业出版社.2009.

[2] 王霄锋.汽车悬架和转向系统设计.清华大学出版社.2015.

[3] 徐石安.汽车构造——底盘工程（第二版）.清华大学出版社.2011.

[4] 余志生.汽车理论.[M]机械工业出版社.2010.