整车发飘和发摆故障的判定和处理方法

整车发飘和发摆故障的判定和处理方法

厦门金龙联合汽车工业有限公司陈善平

摘要：高速发飘是汽车在高速运行时方向不稳，轮胎抓地能力显著变差的一种非稳定现象。这里所谓“飘”，是指汽车具有一种低频方向摇摆的固有倾向。行驶中车辆方向无法自动回正，驾驶员始终找不到直线行驶的感觉，需要不停左右修正方向。

关键词：发飘；发摆；分析；解决

一、整车发飘

1.前言

高速发飘是汽车在高速运行时方向不稳，轮胎抓地能力显著变差的一种非稳定现象。这里所谓“飘”，是指汽车具有一种低频方向摇摆的固有倾向。行驶中车辆方向无法自动回正，驾驶员始终找不到直线行驶的感觉，需要不停左右修正方向。该故障主要发生于路面良好、车辆高速行驶（车速大于60km/h）的时候。

从动力学观点来看，是转向运动低频模态的阻尼不足的表现[1]。虽然现在有很多车辆安装了先进的电子稳定控制系统，但高速发飘仍然是某些汽车遇到的安全性问题之一，这使得驾驶人员对汽车的方向控制变得极为困难，很容易引发安全事故。

2.故障分析

从发飘车辆多集中在发动机后置的中巴车这一特点看，车辆发飘的主要原因与前桥轴荷过小有关，因此在发动机后置的中巴车设计时，应尽可能的想法增大前桥轴荷，如空调、油箱的位置尽可能的前移。

对车辆的方向稳定性有重要影响的另一个方面是前桥车轮的定位参数。汽车方向的自动回正这一特性是由前轮定位的各个参数所决定的，这几个参数分别是：主销内倾、主销后倾，前轮前束、车轮外倾，这几个参数是相互匹配的，其中的一个参数设置不当，就有可能导致方向无法自动回位。在解决车辆发飘的问题时，适当增大主销的后倾角、增大车辆的前束值，都可以在一定程度上减轻或消除发飘现象。

另一个与车辆发飘有关的因素是转向系

统。汽车的转向系统由多环节的传动链组成，

所以不可避免地存在一定的游隙与低刚度区，

转向系统的刚度一般特性如图1 所示，在中线

位置附近的刚度总是比大转角时的刚度要小

得多，而且通常有一个游隙区。游隙也是一种

低刚度区，在游隙区内转角变化并不使力矩改

变，也就是刚度为零。或者说，游隙区是低刚

度区中刚度极低的部分[1]。转向摆振会出现在

不同的车型上。它指的是转向系里绕转向轴的

共振现象，振频通常在10Hz以内[2]。汽车在

高速行驶时如果出现转向摆振则会使整车产生发飘现象。轮胎的弹性与阻尼特性使得转向的车轮成为一个非线性振动系统。普遍来讲一个出现转向摆振的系统中至少有两个相关的固有频率，而且它们相距很近。因此一个振动会引发另一个振动，并在它们之间发生能量传递。

引起转向摆振的原因有：车轮受到外倾力矩，车轮的侧向移动及转向空程（转向器里的疏松或球铰的疏松）等。但引起转向摆振的一个根本原因在于轮胎本身：轮胎质量分布不均

分布起引的力导致一个绕垂向轴的力矩（见图2），也就形成

了一转向角外界激励M(t)。质量不平均分布引起的力在垂向

轴方向也有一个分力，它会影响到车轮载荷，进而改变回正力

矩的特征曲线（轮胎连接）。也就是说垂向轴方向的振动与转

向角振动也联系在一起。很容易想到，这两个振动会互相影响，

特别是当两个振动的共振频率相近的时候，更容易造成转向摆

振。如果小型车的前轮上出现转向摆振，可以用转向阻尼器（平

行于转向横拉杆）来消除。现在更多的是使用宽胎，这也能明

显减弱这种现象。

方向机的传动有正效率和逆效率两个重要参数，不同的方

向机其正效率及逆效率会有差别，逆效率高的方向机有利于汽

车转向结束后转向轮和转向盘的自动回位，但也能将坏路面对车轮的冲击力传到方向盘，发生“打手”的情况,因此，从解决发飘故障来说，希望方向机的逆效率高一点，但也不是逆效率越高越好。此外，转向助力泵的出油压力及流量对车辆的方向稳定性也有很大影响，助力泵的出油压力过高或流量过大，可能会导致转向过于灵敏，形成发飘。

适用车型：发飘故障主要集中于发动机后置的中巴车上。

3.解决方案

检查轮胎气压是否太足，转向垂臂

与横、直拉杆联接等相关转向机构是否

联接松旷，主销应润滑良好，压力轴承

应转动灵活。使用带阻尼的压力轴承，

对解决车辆发飘有一定作用。

调大前束，增大主销后倾。调大前

束可以通过旋转前横拉杆实现，增大主

销后倾则是通过在前工字梁和钢板之间

加装斜铁来实现，斜铁的角度一般加工

为2～3°。注意：要增大主销后倾角，

所加的斜铁，厚的一段应该在后面，薄

的一端指向车的前进方向（见图3）。

更换转向器及转向助力泵可以解决一部分车辆的发飘故障。对于发飘车辆，检查时尤其要注意转向助力泵的出油压力及流量是否符合设计要求。

4.案例

2010年1月，某单位XMQ6800金龙中巴，车辆上完牌后，使用时发现：车辆行驶60公里以上时，方向发飘严重，左右漂移不稳，无法在高速路上行驶。

根据底盘技术支持师现场检查情况来看，底盘安装一切正常，轴距、轮距都在允许范围内，打方向不能正常回位，初步判断可能是主销问题，将前桥左右主销拆下来，经检查发现主销套发现已经拉伤，沟槽较深，主销缺少润滑油，检查助力轴泵，已经不能转动、锈蚀。

故障找到，将该批次购买6台车的助力轴泵、主销及销套故障件更换后，加注黄油，路试车后故障得到解决。

5.结论

小型车比大型车更容易发生高速发飘现象。因为小型车轴距较小从而降低了高速素质指标值。其次小型车转向系传动比小但车速高，使得转向盘游隙和转向系的低刚度区的影响范围加大。同是轮胎性能的好坏对汽车高速稳定性有很大影响，因此，汽车应装用侧偏刚度较大的宽胎，并且要求转向盘游隙与转向系低刚度区尽可能小。这样可以尽量避免发生高速发飘现象，提高汽车的安全性。

二、整车发摆

1.前言

造成车辆发摆内部故障的原因很多，诸如车桥系统、悬架系统、发动机及传动系统，驾驶室系统组成都有可能使车辆发摆。但不敢发摆因为哪个系统原因造成，都与共振现象有关。行驶中车身像船一样左右摆动，车辆尾部感觉尤为明显，该故障的车辆多集中于发动机后置、配置少片簧的中巴车上，该故障的另一个特点是与路面有关，多发生在坑洼不平的、或有规律性起伏的路面上，车速越高，发摆愈严重，但低速时发摆现象依然存在，汽车振动的激励源十分复杂，有内部的，也有外部的。这里主要针对悬架系统造成的车辆发摆分析处理。

2.故障分析：

此故障实质上是一种共振现象。当行驶汽车本身的固有振动频率和不平路面产生激励频率相同时，车身产生左右的摆动。注意：遇到不平路面，车身产生上下跳动或左右摆动，但

通过不平路面以后，上下跳动或左右摆

动能在短时间内停止的车辆，不属此故

障范围内。

适用车型：配置少片簧、发动机后

置的中巴车

3.解决方案：

将后钢板掉头安装（即把后钢板活

动吊耳从前面换到后面），改变车辆行

驶的振动频率，避免共振现象。

所需的零件：定位销、斜垫板、支

架销套、后钢板弹簧销、衬套-后悬架、