轮胎与轮罩间隙设计影响因素及优化

情调控诉 2021-03-09 15:13:08

摘要:本文以解决某款新车型正向设计轮罩在车辆在综合耐久路试过程中出现了前轮胎和轮罩干涉的现象对轮胎与轮罩间隙设计的因素进行研究分析,增加了新的轮胎包络工况明确了轮胎和轮罩的预留间隙值。


1、引言


我国汽车行业正在蓬勃发展,汽车的对造型的要求越来越高;基于基础车型的开发,我们希望车轮越来越大,但是和轮眉轮罩之间的间隙能够尽可能小,保持美观。同时汽车的舒适性要求提高,汽车悬架的行程也希望做的比较大,这就需要轮胎和轮罩之间有最小的设计间隙,且能够保证两个运动件之间不干涉。合理的设计轮罩与轮胎间隙非常重要。影响车轮轮罩和轮胎的设计间隙的相关因素:准确模拟轮胎运动轨迹,精确控制相关零部件公差,安全余量设定;本文通过某车型中的过程问题来研究轮胎与轮罩间隙设定的范围。


2、问题来源


某车型在试制阶段整车耐久试验过程中出现轮胎与轮罩干涉,前轮在车轮后面出现轻微干涉见图1。

轮胎与轮罩间隙设计影响因素及优化

3、分析过程


根据实车的轮胎和轮罩干涉位置在理论设计模型上进行运动模拟,用于分析理论分析工况和试验场试验道路的拟合程度;然后进行輪胎包络规则的复核;最后进行零部件设计公差理论设计对轮心位置的影响,确定预留轮胎与车轮轮罩预留间隙的大小。


3.1工况分析


根据前轮干涉位置推算在DMU模型上模拟发生此干涉的工况:数据模拟轮罩干涉位置(图2)同实际试验车轮罩干涉位置(图3)。轮胎包络涉位置最小理论间隙为9.128mm,工况为满载+50%转向,此工况为试验场综合耐久试验(比利时路转弯)常见工况。

轮胎与轮罩间隙设计影响因素及优化

3.2轮胎包络校核


轮胎包络生成规则是根据DMU模型中输入悬架的上下跳行程和转向行程进行模拟运动,从而得到轮胎运动包络;轮胎采用GB/T 2978中最大尺寸生成轮胎横截面,在CATIA中进行旋转,完成最大使用轮胎模型;该轮胎模型臂实际中使用的轮胎外廓尺寸要大,所以生成的轮胎包络(见图4)已有一定的安全系数。

轮胎与轮罩间隙设计影响因素及优化

3.2.1车轮跳动行程的核查表


结论:根据整车实车KC测试和整车路谱采集悬架实际行程和理论设计行程相符。


3.2.2车轮前后行程的确认


车轮在制动和加速工况下,车轮会有前后方向的运动,由于DMU模型中前后方向的运动量无法直接模拟,该工况下的轮胎包络是在全行程包络前后移动5mm模拟该工况的包络得到。


结论:制动工况下X向轮胎包络小于实车轮心X方向位移,此因素应该是造成轮胎干涉的主因。


3.3零部件公差分析


零部件尺寸公差:主要有以下两方面影响轮胎包络与轮罩的间隙预留。①决定车轮装配位置的零部件尺寸公差,结论:前后向所有安装零部件公差累计为3.54mm;②决定轮罩的位置的公差:设计值前轮罩安装部位车身安装点位置度为±2mm,轮罩本身轮廓度±1mm。


4、分析结论


轮胎的前后方位移7.4mm,尺寸公差间隙3.54mm,轮罩的尺寸5mm,超出设计间隙9.18mm设计,引起轮胎与轮辋干涉。


5、验证结果


通过调整轮罩尺寸,保证轮胎包络增加制动工况(前后10mm)设计后设计间隙大于10mm;整改完成后综合耐久试验无干涉现象发生。


结语


根据此次问题的解决,轮胎间隙预留考虑优化轮胎包络生成规则:全工况轮胎包络+制动10mm轮胎包络;间隙预留10mm,可保证轮罩间隙。


汽车轮罩总成检具设计案例


一、汽车轮罩总成搭接的组成部分


轮罩总成基本由轮罩上加强板、悬架减震器加强板、座椅枢轴安装加强板、座椅枢轴外侧安装支架、座椅垫安装支架等组成。


二、汽车轮罩总成检具底板


通常来讲轮罩总成检具都是按汽车坐标系放置,且左右轮罩一般都是不完全对称的。设计时一定要先弄清楚左右产品是否完全对称。因为轮罩总成检具较复杂,零件多且重所以为了保证强度底板不易变形。轮罩总成检具底板一般采用焊接底板,如果客户要求用翻砂底板,也可以用翻砂底板。通常情况下轮罩总成检具都是在底板下安装叉车脚。因为底板是立着放置的,要在底板顶部焊接两个吊环安装块,装上两个吊环以后方便底板安装。


三、轮罩总成检具的定位方式


一般情况下轮罩总成检具的定位如图所示,但具体的还是要看客户提供的GD&T图纸。定位面有两种做法:贴片式或支架式。B,C定位销可以做成固定和插销两种形式。通用项目B,C销一般用两个固定的圆销来定位。大众项目要根据产品的料厚,产品定位孔下面是否有定位面来决定用锥销还是直销定位。一般情况下C定位都在背面,做插销不好操做,而采用固定式,且C销为菱形销,一方定位另一方检测。


四、轮罩总成检具的检测方式


轮罩总成检具通常检测内容有:①检测销和划线销检测产品孔的位置度②检测销或小卡板检测螺柱的位置度③打表检测产品型面轮廓度④模拟块检测产品型面轮廓度⑤卡板检测产品型面轮廓度


1.检测销


检测销检测产品上的孔,一般可以做成固定式和插销式。检测产品上的螺柱可以通过用检测销来检测,还可以通过卡板来检测。


2.划线销


划线销一般有两种做法如下图所示:


3.模拟块


轮罩总成零件一般在焊接面,匹配面处需要做模拟块,然后用止通规或锥度尺来检测此处的轮廓度。模拟块与产品之间的间隙常规的有两种做法:a,偏置3mm b,偏置5mm。但具体的还是要看客户要求和GD&T图纸轮廓度的要求。例如:若GD&T图纸标注的轮廓度为5,那设计的间隙就不能为3mm,若设计成偏置3mm,那止通规的大小就是0.5mm和5.5mm.0.5mm的止通规太细了,一不小心就会断。轮罩总成检具一般都较高,较复杂。需要用模拟块检测的地方也很多。有很多零件需要做成翻转或滑动结构,因此在排结构的时候一定要注意结构的合理性,要注意有没有干涉,要考虑产品是否能装进去,拆装是否方便。


4.卡板


轮罩总成零件一般在焊接面,匹配面处需要做卡板,有些客户检测螺柱也会用卡板。然后用止通规或锥度尺来检测此处的轮廓度或位置度。


卡板与产品之间的间隙常规的有两种做法:a,偏置3mm b,偏置5mm。但具体的还是要看客户要求和GD&T图纸轮廓度的要求。例如:若GD&T图纸标注的轮廓度为5,那设计的间隙就不能为3mm,若设计成偏置3mm,那止通规的大小就是0.5mm和5.5mm.0.5mm的止通规太细了,一不小心就会断。


设计卡板时要注意刀口的宽度为1.5mm或2mm。三维设计时最好不要用倒斜角命令,因为对于型面不是很顺滑的地方,用倒角命令的话,倒出来的刀口会宽度不一,最好用拔模命令来设计。

来源:《 时代汽车》刘明 刘春梅 韩权武 汽车技研

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