车轮跳动校核与轮罩设计校核报告.docx

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车轮跳动校核与轮罩设计校核报告

1.概述

在进行总布置设计时，必须对车轮的运动进行校核，防止发生运动干涉。

此校核的目的是确定车轮运动至极限位置时占用的空间（对于前轮应同时考虑上跳及转向至极限位置时的情况），从而检查车轮与轮罩、纵梁之间的运动间隙是否足够，并由此决定前后轮罩设计的最小尺寸边界。

下面分别对XX轿车前、后轮跳动情况进行分析，对其空间布置情况进行校核，并为轮罩、挡泥板的设计提供依据。

XX轿车轮胎型号为185/65R1588H。

在进行轮胎跳动校核时，轮胎主要尺寸按照国家标准中的新胎充气后的尺寸，即轮胎外径为621mm，轮胎断面宽度189mm（注：

样车轮胎型号为185/60R1584H，轮胎外径为603mm，轮胎断面宽度189mm）。

2.XX轿车前轮跳动校核

XX轿车的驱动方式为发动机前横置、前轮驱动，前轮既是转向轮，又是驱动轮。

因此，在进行前轮跳动校核时，必须同时考虑转向、悬架压缩变形两个方面的综合作用。

2.1前轮内外转向角及跳动量

根据转向器的相关参数和转向断开点的优化结果，转向器的行程为152mm，将此参数输入到包括转向器、转向拉杆及车轮的机构中，可得XX轿车的内外轮转向角（满载状态）分别为40.99º、34.12°。

在计算前轮上跳量时，由设计数模得出前减振器在满载状态与限位块的距离，橡胶限位块按照压缩1/2计算（王望予.《汽车设计》.机械工业出版社），根据以上数据和悬架的匹配及偏频、挠度的相关计算，结合参考车型，得出XX轿车前轮上跳最大行程38.7㎜，即前轮从满载状态向上跳动量38.7㎜。

2.2前轮跳动包络图

由于前后悬架设计完全沿用标杆车悬架状态，首先通过逆向得到样车前悬架关键点数模，将悬架各杆系按照其铰接点装配得到前悬架装配数模。

将前悬架数模导入ADAMS软件中，在悬架各铰接点处添加合适的运动副、弹性元件等连接部件，并输入相关参数，得到如图1所示的分析模型。

图1　前悬架ADAMS模型

根据最大的内外轮转角、前悬架动挠度等参数，可以作出前轮跳动的最大包络体，如图2所示。

图2　前轮跳动包络图

2.3前悬架螺旋弹簧下安装支座与轮罩的间隙校核

前悬架螺旋弹簧下安装支座随着轮胎跳动至极限时的位置也同时给出，它直接影响前轮罩及挡泥板上部的设计。

图3是前螺旋弹簧下安装支座在上跳极限位置同时左转到极限位置时与轮罩钣金件内侧的空间位置关系图，这时前螺旋弹簧下安装支座与轮罩钣金件之间的最小距离为11.0mm（样车值14.6mm）。

由于前轮跳动至上极限位置同时左转到极限位置的状态实际情况中发生的可能性为零，而在此状态下前螺旋弹簧下安装支座与轮罩钣金件之间尚有11.0mm的间隙，可以认为前螺旋弹簧下安装支座与轮罩之间不会发生运动干涉。

图3　前螺旋弹簧下支座在上极限位置时与轮罩的位置关系

2.4前轮包络与防溅垫的间隙校核

根据轮胎包络图，就可以进行防溅垫的相关设计。

图4是轮胎在上跳极限同时不转时与防溅垫的空间位置关系图，此时轮胎距离防溅垫内侧之间的最小距离为7.7mm（样车值13.9mm）。

轮胎不会与防溅垫发生干涉。

图4　前轮包络与防溅垫的空间位置关系

2.5前轮包络与翼子板的间隙校核

图5是前轮包络与外表面上翼子板之间的位置关系，轮胎在上跳极限同时向左转到极限位置时与翼子板之间的最小距离为12.0mm（样车值16.6mm）。

在此空间内可以设计出轮罩翻边及挡泥板结构。

图5　前轮包络体与翼子板的位置关系

2.6前轮包络与前纵梁的间隙校核

图6是前轮极限位置与纵梁的位置关系。

图中轮胎是最大使用尺寸时的数据，这时它在上极限同时右转到极限位置时与前纵梁（钣金）之间的间隙是7.8mm（样车值11.9mm）。

该间隙满足设计要求，前轮在极限位置时纵梁与轮胎之间不会发生运动干涉。

图6　前轮包络体与前纵梁位置关系

2.7前轮包络与轮罩的间隙校核

根据轮胎包络图，就可以测量出轮罩与前轮包络体的最小间隙。

图7是前轮在极限位置时与轮罩的空间位置关系图。

前轮在上极限同时左转到极限位置时距离轮罩钣金件内侧之间的最小距离为11.7mm（样车值17.8mm），不会与轮罩发生干涉。

图7　前轮包络与轮罩的空间位置关系

3XX轿车后轮跳动校核

由于后轮不是转向轮，其跳动主要表现为悬架变形引起的轮胎跳动。

下面校核后轮跳动情况。

3.1XX轿车后轮跳动量

橡胶限位块按照压缩1/2计算，根据悬架的匹配及偏频、挠度的相关计算，XX轿车后悬架动挠度为61.4mm，即后轮从满载状态向上的最大跳动量为61.4mm。

3.2XX轿车后轮跳动包络图

根据逆向得到的标杆车后悬架关键点数模，在ADAMS软件中建立后悬架运动学分析模型，在后悬架数模各铰接点处添加合适的运动副、弹性元件等连接部件，并输入相关参数，得到如图8所示的分析模型。

图8　后悬架ADAMS模型

根据后悬架动挠度等参数，通过运动学分析，可以作出后轮跳动至极限位置时的最大包络体，后悬架采用纵臂扭转梁复合式半独立悬架,后轮在跳动过程中,主要在X方向和Z方向上发生位移，如图9所示。

它直接影响后轮罩及挡泥板上部的设计。

图9　后轮极限位置包络图

3.3XX轿车后轮跳动包络与轮罩的间隙校核

图10是轮胎在极限位置时与轮罩的空间位置关系简图。

后轮上极限位置与轮罩钣金件之间的最小距离为11.8mm（样车值18.2mm），后轮处于上极限位置的情况很少，且处于极限位置时尚有11.8mm的间隙，故车轮在跳动中不会与轮罩干涉。

图10　后轮包络体与轮罩的位置关系

3.4XX轿车后轮跳动包络与轮眉的间隙校核

图11是轮胎与外表面轮眉之间的位置关系图。

轮胎在上极限位置时与轮眉之间的最小空间距离为14.7mm（样车值17.2mm）。

轮罩翻边及挡泥板的设计有足够的空间。

图11　后轮包络体与轮眉的位置关系

3.5XX轿车后轮跳动包络与挡泥板的间隙校核

图12是后轮包络与后轮后挡泥板之间的位置关系图。

轮胎在上极限位置时与后轮后挡泥板之间的最小空间距离为4.6mm，后轮处于上极限位置的情况很少，且处于极限位置时尚有4.6mm的间隙，故车轮在跳动中不会与后轮后挡泥板干涉。

图12　后轮包络体与挡泥板的位置关系

4.总结

当选用185/65R1588H型号的轮胎时，轮胎跳动与相邻件的间隙见下表：

表1车轮周边间隙

车轮

最小间隙

位置（左右侧同）

轮胎状态

最小间隙mm

样车值mm

前轮

前悬架螺旋弹簧下安装支座与轮罩

左前轮罩前板加强板

上极限&左转极限

11.0

11.1

前轮包络与防溅垫

左前轮防溅垫

上极限&不转向

7.7

13.9

前轮包络与翼子板

左前翼子板

上极限&左转极限

12.0

16.6

前轮包络与前纵梁

左前纵梁外板

上极限&右转极限

7.8

8.1

前轮包络与轮罩的周边部件

左前轮罩后板加强板

上极限&左转极限

11.7

17.8

后轮

后轮包络与轮罩

左后轮罩外板

上极限

11.8

18.2

后轮包络与外表面轮眉

左侧围

上极限

14.7

17.2

轮胎与后轮后挡泥板

后轮左后挡泥板

上极限

4.6

8

由上表的间隙分析可知：

前轮在极限状态下不会产生干涉问题，后轮在极限状态也不会发生干涉问题，可以满足整车要求。

参考文献

1.汽车工程手册编写组编.《汽车工程手册》（设计篇）.北京：

机械工业出版社，2001

2.刘惟信.《汽车设计》.北京：

清华大学出版社，2002