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摘 要：本文对市场上某车型的后轮偏磨现状进行调查分析。首先对车辆进行了四轮定位测试，分析了四轮定位参数信息;然后根据车辆压痕量、弹性线图等信息，推算了实际荷重値后，对特制后桥壳进行CAE分析。最后综合以上分析，得出了某车型后轮偏磨的初步调查结果。
关键词：后轮偏磨;四轮定位;CAE分析
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2021）05-0076-03
Investigation and Analysis of Partial Friction of
Rear Wheels of a Certain Model
RAO Li-qun， LIU Ren-zhong， SUN Li-ping， GU Xiao-ke， HE Ming-xue
（ Zhengzhou NISSAN Automobile Co.， LTD.， Zhengzhou 450016 ， China ）
Abstract： In this paper， the current situation of the rear wheel partial wear of a certain model on the market has been investigated and analyzed.Firstly， the the four-wheel positioning parameters have been analyzed， according to the vehicle four-wheel positioning tests. And then， the actual load value has been calculated based on the information of the vehicle indentation， elastic line diagram， etc. After that， CAE analysis on the specially made axle housing has been Carried out also. Finally， based on the above analysis， the preliminary investigation results are obtained.
1 前言
国内某品牌车辆接到市场售后反馈：在行驶里程5万公里内，车辆有后轮偏磨问题。众所周知，后轮偏磨将影响车辆在行驶、转向及制动过程中的稳定性和安全性。针对此问题，本文结合故障车辆的四轮定位及载荷分析，得出初步调查结果。
2 后輪偏磨问题分析
2.1 故障车辆描述
通过对用户车辆调查，得知该车辆行驶里程共计49623km，车辆主要用于长途货运（汽车配件），平时主要载质量未发生超载现象。在车辆的主要行驶路况中，高速路占1/3，城市及国道占2/3，有高速通过颠簸路面情况。
2.2 车辆四轮定位分析
为了分析该车后轮偏磨问题，我们对该车轮进行了四轮定位分析。四轮定位是以车辆的四轮参数为依据，通过调整该参数以确保车辆良好的行驶性能并具备一定的可靠性，主要包括主销后倾（角）、主销内倾（角）、前轮外倾（角）和前轮前束四个内容。
根据表1车辆四轮定位测试结果显示可知，该车辆由于轮胎不平衡造成跳动;轮胎平衡后进行四轮定位检测，发现后轮定位数值超标，后胎内侧偏磨;更换后桥壳前，外倾角NG，前束OK，更换后桥壳后，外倾角、前束都OK。
2.3 车辆压痕的分析
该轮胎气压长期处于半载状况（300KPa），针对外倾角的异常，对此处压痕进行分析。
由图1可知，载荷与变形量的关系为
Y=0.48116+52.3953x-0.00269576x2 （1）
式中：Y为变形量;x为载荷。
由于板簧和后轴的间隙为75mm，当位移是37（板簧空载时变形量）+75=112mm时，荷重Y=5834N。
由图2可知，当后轴变形量为13mm时，对应的载荷大概为4000N，因此可以推算出后的变形量=13mm时，后轴单侧荷重大概是5834+4000=9834N。因此，存在在某些极端条件下，后轴承受的载荷较大的现象。
2.4 对后桥壳CAE分析
2.4.1 模型分析
本次分析以后桥CAD数模为基础，创建有限元模型。根据要求分别用四边形单元与六面体单元对其进行离散，控制单元质量，并把三角形壳单元数量控制在总体壳单元数量的5%以内。在强度分析过程中，使用SAPH440材料力学性能对后桥总成模拟结果进行评价。有限元分析坐标系的建立和后桥在整车数模中的坐标系方向一致，即以整车前轮中心为坐标原点。整车前后方向为x向，以前轮中心连线为Y向，铅重方向为Z向，建立整车坐标系，各种工况的载荷的施加方向按照整车坐标系。
2.4.2 工况工析
本次分析主要考查后桥壳在车辆极限工况下的强度性能。车辆在过深坑时，最大加速度能够达到25g，因此选取此工况进行计算。根据实际情况，约束后桥壳与板簧连接处Z向自由度，对后桥壳轴头处分别施加Z向、X向施加25g、7g加速度激励，分析水平力作用工况下应力分布云图。对关键区域所用计算网格进行优化调整后，计算结果如图4和图5所示：最大应力依然较大，超出材料的屈服极限，有发生塑性变形的可能，但此种工况实际中出现的可能性较小。
2.5 问题对策
根据对顾客车辆的调查分析，初步推定是由于外倾角的数值偏大导致偏磨，单品的外倾角接近于上限值，装车后及满载时，外倾角的变化致使超过图纸要求值，且在某些路况下，后桥壳有变形的可能，也会引起外倾角偏大，外倾角过大可能是引起偏磨的因素之一，要求图纸外倾角基准不变，调整外倾角上下偏差，如下图6所示：
3 结论
通过上述CAE分析可知，对关键区域所用计算网格进行优化调整后，最大应力依然较大，超出材料的屈服极限，有发生塑性变形的可能。
针对前述的试验和分析情况，结论如下：
（1）通过对后桥壳新品的测量结果来看，结果差异较大，但外倾角都有偏大的倾向（供应商的测量结果是合格的，但接近于上限值）;
（2）根据压痕的分析，某些车辆的承载的实际荷重可能较大;
（3）装车后及承载的变化有引起后轮外倾角变大的倾向，需进一步验证。
（4）在某极端工况下，后桥壳有变形的可能性;
（5）后轮偏磨，可能是由整车的后轮外倾角超差引起的。
参考文献：
[1]朱洪林.汽车四轮定位参数的稳健设计研究[D].西南交通大学，2015.
[2]姜致强，吴国华，饶剑文.后桥主减速器轴承偏磨研究[J].汽车工艺师，2018.
[3]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2000.
[4]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.
[5]黄照伟等.车轮偏磨对高速列车直线运行性能的影响[J].铁道学报，2013.
关键词：后轮偏磨;四轮定位;CAE分析
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2021）05-0076-03
Investigation and Analysis of Partial Friction of
Rear Wheels of a Certain Model
RAO Li-qun， LIU Ren-zhong， SUN Li-ping， GU Xiao-ke， HE Ming-xue
（ Zhengzhou NISSAN Automobile Co.， LTD.， Zhengzhou 450016 ， China ）
Abstract： In this paper， the current situation of the rear wheel partial wear of a certain model on the market has been investigated and analyzed.Firstly， the the four-wheel positioning parameters have been analyzed， according to the vehicle four-wheel positioning tests. And then， the actual load value has been calculated based on the information of the vehicle indentation， elastic line diagram， etc. After that， CAE analysis on the specially made axle housing has been Carried out also. Finally， based on the above analysis， the preliminary investigation results are obtained.
1 前言
国内某品牌车辆接到市场售后反馈：在行驶里程5万公里内，车辆有后轮偏磨问题。众所周知，后轮偏磨将影响车辆在行驶、转向及制动过程中的稳定性和安全性。针对此问题，本文结合故障车辆的四轮定位及载荷分析，得出初步调查结果。
2 后輪偏磨问题分析
2.1 故障车辆描述
通过对用户车辆调查，得知该车辆行驶里程共计49623km，车辆主要用于长途货运（汽车配件），平时主要载质量未发生超载现象。在车辆的主要行驶路况中，高速路占1/3，城市及国道占2/3，有高速通过颠簸路面情况。
2.2 车辆四轮定位分析
为了分析该车后轮偏磨问题，我们对该车轮进行了四轮定位分析。四轮定位是以车辆的四轮参数为依据，通过调整该参数以确保车辆良好的行驶性能并具备一定的可靠性，主要包括主销后倾（角）、主销内倾（角）、前轮外倾（角）和前轮前束四个内容。
根据表1车辆四轮定位测试结果显示可知，该车辆由于轮胎不平衡造成跳动;轮胎平衡后进行四轮定位检测，发现后轮定位数值超标，后胎内侧偏磨;更换后桥壳前，外倾角NG，前束OK，更换后桥壳后，外倾角、前束都OK。
2.3 车辆压痕的分析
该轮胎气压长期处于半载状况（300KPa），针对外倾角的异常，对此处压痕进行分析。
由图1可知，载荷与变形量的关系为
Y=0.48116+52.3953x-0.00269576x2 （1）
式中：Y为变形量;x为载荷。
由于板簧和后轴的间隙为75mm，当位移是37（板簧空载时变形量）+75=112mm时，荷重Y=5834N。
由图2可知，当后轴变形量为13mm时，对应的载荷大概为4000N，因此可以推算出后的变形量=13mm时，后轴单侧荷重大概是5834+4000=9834N。因此，存在在某些极端条件下，后轴承受的载荷较大的现象。
2.4 对后桥壳CAE分析
2.4.1 模型分析
本次分析以后桥CAD数模为基础，创建有限元模型。根据要求分别用四边形单元与六面体单元对其进行离散，控制单元质量，并把三角形壳单元数量控制在总体壳单元数量的5%以内。在强度分析过程中，使用SAPH440材料力学性能对后桥总成模拟结果进行评价。有限元分析坐标系的建立和后桥在整车数模中的坐标系方向一致，即以整车前轮中心为坐标原点。整车前后方向为x向，以前轮中心连线为Y向，铅重方向为Z向，建立整车坐标系，各种工况的载荷的施加方向按照整车坐标系。
2.4.2 工况工析
本次分析主要考查后桥壳在车辆极限工况下的强度性能。车辆在过深坑时，最大加速度能够达到25g，因此选取此工况进行计算。根据实际情况，约束后桥壳与板簧连接处Z向自由度，对后桥壳轴头处分别施加Z向、X向施加25g、7g加速度激励，分析水平力作用工况下应力分布云图。对关键区域所用计算网格进行优化调整后，计算结果如图4和图5所示：最大应力依然较大，超出材料的屈服极限，有发生塑性变形的可能，但此种工况实际中出现的可能性较小。
2.5 问题对策
根据对顾客车辆的调查分析，初步推定是由于外倾角的数值偏大导致偏磨，单品的外倾角接近于上限值，装车后及满载时，外倾角的变化致使超过图纸要求值，且在某些路况下，后桥壳有变形的可能，也会引起外倾角偏大，外倾角过大可能是引起偏磨的因素之一，要求图纸外倾角基准不变，调整外倾角上下偏差，如下图6所示：
3 结论
通过上述CAE分析可知，对关键区域所用计算网格进行优化调整后，最大应力依然较大，超出材料的屈服极限，有发生塑性变形的可能。
针对前述的试验和分析情况，结论如下：
（1）通过对后桥壳新品的测量结果来看，结果差异较大，但外倾角都有偏大的倾向（供应商的测量结果是合格的，但接近于上限值）;
（2）根据压痕的分析，某些车辆的承载的实际荷重可能较大;
（3）装车后及承载的变化有引起后轮外倾角变大的倾向，需进一步验证。
（4）在某极端工况下，后桥壳有变形的可能性;
（5）后轮偏磨，可能是由整车的后轮外倾角超差引起的。
参考文献：
[1]朱洪林.汽车四轮定位参数的稳健设计研究[D].西南交通大学，2015.
[2]姜致强，吴国华，饶剑文.后桥主减速器轴承偏磨研究[J].汽车工艺师，2018.
[3]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2000.
[4]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.
[5]黄照伟等.车轮偏磨对高速列车直线运行性能的影响[J].铁道学报，2013.