车轮与轮胎设计间隙研究

刘明　刘春梅　韩权武

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。

关键词：间隙 尺寸公差 轮胎包络

Research on Design Gap Between Wheel and Tire

Liu Ming，Liu Chunmei，Han Quanwu

Abstract：This article aims to solve the problem of interference between the front tire and the wheel cover during the comprehensive endurance road test of a new model of forward design wheel cover， and analyzes the factors of the tire and wheel cover clearance design， and adds a new tire envelope condition， and clarifies the reserved clearance value of the tire and wheel cover.

Key words：clearance， size， tolerance， tire envelope

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。

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。

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。

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，见表2、图7、图8。

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，见图9;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。

6 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。

参考文献：

[1]张越今.汽车多体动力学及计算机仿真.长春：吉林科学技术出版社，1998.

[2]余志生.汽车理论，北京：机械工业出版社，2006.