轮胎偏磨_.doc

BJ1027皮卡轮胎偏磨故障分析与研究
北汽福田汽车股份有限公司技术研究院汽车一所祝少春杨学

【摘要】针对BJ1027皮卡轮胎偏磨的问题，进行了大量的市场调查，在此基础上，通过相关检测与试验、数据统计分析、理论分析计算及对比同类产品，确定了轮胎正常磨损与否主要取决于其在车辆运动过程中相对于地面的横向滑移量这一观点。
对于BJ1027皮卡，由于前束在车轮跳动时的较大变化增大了轮胎的横向滑移，从而导致了轮胎偏磨现象。
关键词：轮胎偏磨前束变化转向梯型断开点
一．问题描述与故障模式
BJ1027皮卡是我公司自行开发的乘用车。该款车投放市场后，皮卡轮胎偏磨时有发生。市场调查数据显示：皮卡轮胎异常磨损数量占售出车辆的3％。其中偏磨现象较为严重。
通过对收集到的大量资料进行分析，得出轮胎磨损的故障模式主要有以下三种情况：
两前轮外侧偏磨率占吃胎故障比例的80％；
单个前轮偏磨，（左轮或右轮偏磨）；
外侧偏磨间断规律性磨损
图1
胎面中线外侧间断规律性磨损；
图1为轮胎磨损的典型故障
二．故障诊断
原因初步分析
BJ1027皮卡前悬架是双横臂独立悬架结构，由于独立悬架的特点，前轮定位参数可调，且这些定位参数值在车辆的运动中是在不断变化的，前束及轮距的变化将对轮胎的磨损产生重要影响。轮胎偏磨是一个系统问题，影响轮胎磨损的因素很多，如：车架质量、车架刚度、轮胎气压、四轮定位及整车装调控制，等等，偏磨往往是由多种原因图2车轮磨损因果分析图
造成的。
图2列出了可能产生的故障原因。
2、故障样车的检测与试验
采用理论分析与对比分析相结合的方式，我们选取了4台故障样车；1台无故障样车；田野车、桑塔纳各1台作为对比车辆，按以下项目进行检测与试验。
1）、故障车辆车况检查、故障程度描述、驾驶状态体验；
2）、整车姿态及相关整车参数检测；
3）、前轮定位参数动态测试（空载→半载→满载三种状态）；
4）、车架三坐标检测；
5）、重要零部件拆检；
6）、车轮动平衡检测；
检测与试验数据见附表一和附表二。
3、数据分析及故障诊断
通过表一、表二可以看出，造成BJ1027皮卡车轮胎偏磨的主要原因如下：
图3
1）车轮跳动过程中，前束变化太大，BJ1027皮卡从空载→半载→满载，前束变化7mm；从满载至车轮悬空时前束变化50--80mm。而田野车与桑塔纳前束变化不大，从满载至车轮悬空时，田野车约7mm，桑塔纳在5mm以内；
2）BJ1027皮卡车轮外倾角偏大，并且不稳定；
3）BJ1027皮卡在使用了一段时间以后，车身有不同程度的沉降，说明扭杆产生一定的塑变；
4）轮胎气压偏高，实测为350-400Kpa（规定要求：前后轮均为300Kpa。）；
5）BJ1027皮卡方向机固定位置比长城皮卡低约7mm，此差值影响转向梯型的平面高度；
6）方向机安装点与随动臂安装点理论上应在同一高度上，而BJ1027皮卡实测值相差5mm左右。该因素不仅影响转向梯型的平面高度，而且影响转向梯型空间平面，使转向梯型产生扭曲。
通过对检测数据进行分析，认为轮胎偏磨的根本原因是车辆行驶时，前束变化量过大；而造成前束变化量过大的原因是转向梯型高度位置偏低。为此，我们进行了悬架与转向系统的运动分析，并进行了理论计算，得出BJ1027皮卡转向梯型断开点位置偏低17.8mm。
三、悬架与转向系统的运动分析
1、前束变化太大的根源
造成前束变化太大的原因是悬架系统与转向系统的运动不协调。根本因素是转向梯型断开点位置不对，图3是BJ1027皮卡的转向传动系统，P1、P2、N1、N2四点构成了转向梯型，M1、M2为转向梯型断开点。对于转向节臂N1、N2点，在悬架运动过程中，一方面要随车轮作四连杆运动，一方面要绕M1作圆弧运动，见图4。二种运动轨迹不吻合，造成前束变化太大，轮胎发生偏磨。
2、确定转向梯型断开点的位置
对于悬架系统与转向系统的运动，由于悬架系统在车架上的安装已经确定，要使悬架系统与转向系统的运动协调一致，可适当调整转向梯型，主要是确定转向梯型断开点的理论位置。通过大量的计算，我门发现转向梯型断开点在高度方向上的位置对运动轨迹有重大影响，表三列出了不同的断开点高度下的前束变化量。

表三不同的断开点高度下的前束变化量
断开点距车架零线距离-40-45-48-50-52-55-67.8前束变化量16.4610.749.285.809.6216.0535.5注：前束变化量为车轮在正常行驶状态下，上下跳动40mm时的变化量
表三中-67.8为现生产车的断开点距车架零线距离，对应的前束变化量为35.5mm，当断开点距车架零线距离在50mm时，前束变化量最低，为5.80mm，实际上，现生产车转向梯型断开点比理论位置偏低17.8mm。调整断开点位置后，前束变化量可控制在6mm以内，保证车辆不发生非正常磨损