离地间隙标准的制定方法

龚西蒙，徐杨，鲍婕

（泛亚汽车技术中心，上海 201201）



离地间隙标准的制定方法

龚西蒙，徐杨，鲍婕

（泛亚汽车技术中心，上海 201201）

摘 要：离地间隙标准是整车架构零件设计阶段的基本参数之一，也是影响客户对车辆评价重要因素。为制定合理的离地间隙标准，文章利用六西格玛设计方法（DFSS）识别影响离地间隙标准的各项工程指标与客户需求（VOC）的关系，得出底盘各区域客户满意的离地间隙值。在此基础上利用通过性实验对设计指标进行验证，检验了该方法的有效性。

关键词：离地间隙；六西格玛

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.005

CLC NO.: U462.1Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-14-03

前言

随着中国家用轿车日渐普及，消费者对车辆性能指标日益关注，整车离地间隙成为选购车辆的重要参考指标之一。对于国内用户，离地间隙高的车辆在一定程度上更能得到消费者青睐。下图1是部分车型离地间隙值与用户评分的关系，反映了国内消费者对离地间隙指标的关注。

离地间隙标准是整车架构开发过程中制定的，主要零件、区域在设计时需要达到的标准。该指标的制定影响着整车设计过程中的各个环节。六西格玛设计(DFSS)是一种致力于前期设计质量的、闭环的（始于客户需求、终于客户满意）、稳健的、可以满足客户对产品质量、性能期望的方法论。本文从客户需求角度出发，利用六西格玛设计方法（DFSS）识别出影响离地间隙标准的工程指标与客户需求（VOC）的关系得出底盘各区域客户满意的离地间隙区值，在此基础上设计了通过性实验对设计指标进行验证，检验了该方法的有效性和稳健性。

图1　2009年部分车型售后表现及其最小离地间隙值

1、离地间隙与离地间隙标准

离地间隙标准是整车在进行架构零件设计阶段的基本参数之一，反映了汽车无碰撞地通过地面凸起的能力[1]。离地间隙标准涉及的主要零件、区域如下图2所示。一般情况下，离地间隙是指最小离地间隙，即在设计最大载荷状态下的离地距离。整车实际通过性能也是通过最小离地间隙及其对应的区域得以体现。

图2　离地间隙零件/区域

2、离地间隙标准主要影响因素

影响离地间隙设计的关键因素主要依据整车系统结构、性能要求来确定，同时兼顾用户对离地间隙的要求，整车设计方面主要包括造型因素和动力学因素。

2.1 造型因素

外部造型运动趋势的发展，整车空气动力学性能要求，使得车顶造型高度越来越低；而用户对车内空间需求越来越大，促使整车底盘零件向高度降低的趋势发展。国标GB1589-89汽车外廓储存限界规定，影响车高H的因素有轴间底部离地高度HG，室内高度HI，车顶造型高度HT。离地高度与造型高度的关系近似于：HG=H-HI-HT。由此可见，离地间隙是整车造型与零件布置不断调整的结果，确立前期造型硬点将有助于离地间隙标准的确定。

2.2 动力学因素

车辆的操纵稳定性是关键的整车性能指标，包括横向和纵向稳定性。横向稳定性表达式为：

式中，B为车辆轮距，Ø为地面附着系数，L为质心偏离中心线距离，Z为整车质心高度。

纵向稳定性表达式为：

根据车辆动力学知识，侧向速度稳态值随车辆质心纵向位置呈指数变化[5]。质心的高度与转向侧翻的临界车速呈指数关系[6]。结合以上两式可知，质心高度是车辆行驶稳定性的关键因素。

3、DFSS在离地间隙标准上的应用

六西格玛设计DFSS(IDDOV) 是一种基于客户需求的工程设计方法，致力于前期设计质量的改进和控制。DFSS分析方法的主要步骤包括：确认机会、定义要求、开发概念和项目确认几个阶段。确认机会即确立需要解决的问题和最终指标，问题须清晰具体，范围明确；指标是直接获益的值，能够直接衡量或计算。定义要求分为收集、分析与转化。首先对项目客户（包括内部客户、外部客户）要求进行收集，然后就收集的信息进行分类分析，转化为工程和项目指标，最终根据权重度将性价比最大的工程指标做为后续设计解决的目标。项目确认，既通过试验对分析结果进行验证。结合上文分析将离地间隙标准制定中应当考虑的各项因素，总结如下表1。

表1　离地间隙标准制定影响因素

为了识别以上因素与客户评价的关系，对不同离地间隙情况下用户评分情况进行了调研。通过对客户需求VOC的分析转化，得到离地间隙工程指标与客户需求VOC的关系如下图3所示。

图3　客户需求VOC与底盘高度函数

根据不同区域零部件离地间隙值与客户评价函数关系，与评价值呈现相关性的离地间隙值，通过测量数据的拟合曲线确定标准值；呈现离散性的离地间隙值，通过试验后的外观影响来确定采用的离地间隙值。可以得到客户满意的离地间隙区域及对应的高度区间。

除能全面了解客户需求外，稳健性分析也是DFSS的一个重要特点。分析可得影响底盘离地间隙标准制定的因素中，坏路障碍物、坡道以及车速等参数是不可控的噪音因子，而副车架、动力总成、排气管、油箱以及车身的离地间隙则是主要考虑的关键因素。为确认关键因素的取值范围设计了通过性试验，试验包含路肩测试、标准凹槽、坏路动态、上下斜坡以及坡道停车等。

实验结果表明，车身及排气管的离地间隙与用户评分没有明显函数关系，而副车架、动力总成、燃油箱等部件的离地间隙与用户评分的关系符合上图3的趋势。本文旨在探讨离地间隙标准制定的方法，

具体的离地间隙数值与目标车型也有很大关系在此不做详细列举。例如，中国城市道路路缘石法规中，常用的H型路肩高度在150mm-250mm之间；考虑SUV用户的使用需求，重要底盘部件必须高于此高度或增加有效的保护措施。

4、结束语

离地间隙作为整车架构开发的参数，对底盘零件布置具有重要意义。离地间隙标准的制定，除保证整车造型、动力性能外，更需要结合客户实际需求，以保证产品竞争性。离地间隙标准的制定，更多的是对于整车人机工程指标、动力学参数、实际客户感知的解读。运用竞争数据库的分析，有效的设计质量控制工具，是得到标准指标的关键，并能将设计失效风险降到最低。在汽车开发过程中，不拘泥于原有标准，根据市场发展需求，运用新设计，新方法对工程指标不断改进、创新，是汽车工程前进发展的关键。

参考文献

[1] 余志生.汽车理论.机械工业出版社.2009.

[2] 王望予.汽车设计.吉林工业大学.2000.

[3] 穆存远,张伟.人体工程学在汽车造型设计中的应用.沈阳建筑大学学报,2010.01.

[4] 刘华,张亚雄.ExceI在车辆质心与轴荷分配计算中的应用.TECHNIC PORUM/技术论坛.2011.02.

[5] 李剑峰,高利.车辆质心纵向位置变化对车辆侧向响应的影响 现代制造工程 2006.03.

[6] 乔杜里,六西格玛设计［M］,机械工业出版社,2003.

[7] 余秀慧,谢骋,孙丽丽 六西格玛设计在汽车产品开发中的应用.设计研究.201201.

中图分类号：U462.1文献标示码：A

文章编号：1671-7988(2016)04-14-03

作者简介：龚西蒙，主任工程师，就职于泛亚汽车技术中心有限公司。

Robust design of Ground Clearance Standard

Gong Ximeng, Xu Yang, Bao Jie
( Pan Asia Technical AutomotiveCenter, Shanghai 201201 )

Abstract:The groundclearance criteriaisone of the basic parameters for vehicle architecture design, it’s also an important parameter which affects the appeal value of customer. In order to establish a reasonable ground clearance standard,this paper use 6 SIGMA design method to identify the relationship between engineering indexes and voice of customer. Base on the appropriate ground clearance of different chassis components, design the vehicle crossover experiment. And the result of this experiment prove the usefulness and robustness of the method.

Keywords:Ground Clearance; Six-sigma