張志勇 黃 煜 時(shí) 鳴 潘少猷 馮 浩

(1.司法鑒定科學(xué)研究院，上海 200063；2.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院振動(dòng)、沖擊、噪聲研究所，上海 200240；3.上海機(jī)動(dòng)車檢測認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司，上海 201805)

0 前言

當(dāng)今引發(fā)交通事故的主因有兩個(gè)：一是汽車速度過快，二是車況不符合標(biāo)準(zhǔn)。除了道路交通的主體—駕駛?cè)?，車輛性能是否安全也在道路交通安全中扮演重要角色[1]。故而，增加汽車安全裝置的設(shè)置以及針對事故車輛安全性能而展開技術(shù)鑒定迫在眉睫。車輛技術(shù)鑒定是交通事故處理的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，它為事故處理提供客觀依據(jù)，明察事故發(fā)生原因，對交通事故責(zé)任認(rèn)定具有重要意義[2]。

轉(zhuǎn)向異常是交通事故的重要成因之一，但目前對這一異常，缺乏系統(tǒng)的鑒定方法[3]。即便采用僅有的少數(shù)靜態(tài)檢驗(yàn)系統(tǒng)來鑒定事故車轉(zhuǎn)向性能，也只能夠確認(rèn)車輛在構(gòu)造方面是否有故障存在，如連接是否完好、是否有斷裂現(xiàn)象。至于鑒定出轉(zhuǎn)向性能存在異常與否，以目前的靜態(tài)檢驗(yàn)系統(tǒng)極難做到[4]?，F(xiàn)今，對于失去行駛能力即靜態(tài)條件下汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)鑒定而言，主要的檢驗(yàn)方法有檢視和儀器測試兩種。檢視包括：轉(zhuǎn)向節(jié)及臂，轉(zhuǎn)向橫、直拉桿有無損壞或者破裂；轉(zhuǎn)向輪是否具有自動(dòng)回正能力；轉(zhuǎn)向器的安裝是否固定且密封良好等。儀器檢測主要包括：對肉眼看不到的裂紋和損傷使用疲勞探傷儀進(jìn)行檢測；轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)如若保持良好需要測試出轉(zhuǎn)向盤的自由轉(zhuǎn)動(dòng)量[5]。尤其是對于事故中因撞擊損壞而不能行駛的車輛，傳統(tǒng)的鑒定方法只能通過檢測得知事故車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有沒有因?yàn)槭鹿蕮p壞，即只能得知“車輛能不能轉(zhuǎn)向”，或者在此基礎(chǔ)上測量車輛方向盤的自由轉(zhuǎn)動(dòng)量，但對于可能存在的跑偏、轉(zhuǎn)向異常等問題沒有好的方法進(jìn)行檢測。目前對于事故車輛轉(zhuǎn)向性能的靜態(tài)判定，尚未建立一套完善、科學(xué)的定量檢測系統(tǒng)[6-7]。

對此，本文考慮到轉(zhuǎn)向球頭對于轉(zhuǎn)向功能的實(shí)現(xiàn)具有承上啟下的作用，并且轉(zhuǎn)向球頭是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的常見損耗部件，故選定轉(zhuǎn)向球頭為切入點(diǎn)。針對失去行駛能力的交通事故車輛，基于完好狀態(tài)和轉(zhuǎn)向球頭異常車輛的轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性存在顯著差異的假設(shè)，在車輛處于靜態(tài)條件下采集多組轉(zhuǎn)向性能測試數(shù)據(jù)，分析相同車型在完好狀態(tài)與轉(zhuǎn)向球頭異常狀態(tài)間，方向盤轉(zhuǎn)角、車輪轉(zhuǎn)角及二者傳動(dòng)比在穩(wěn)態(tài)特性及瞬態(tài)特性上的差異，試圖發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向性能異常的判定參數(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 測試車輛

本文所采集6輛車的型號(hào)如表1所示，車型均為輕型貨車。在每輛貨車上多次更換一定磨損程度(球頭內(nèi)缺乏潤滑但不存在明顯松曠)的轉(zhuǎn)向球頭，并分更換單側(cè)(左/右)球頭、更換兩側(cè)球頭(左和右)。由此對應(yīng)共有三種車況條件：正常(車況A)、單側(cè)球頭異常(車況B)和兩側(cè)球頭異常(車況C)。

表1 實(shí)驗(yàn)車輛車號(hào)與對應(yīng)車型Tab.1 Test vehicle number and corresponding model

1.2 測試環(huán)境

每次測試均在基本水平的干燥平整地面上進(jìn)行，汽車保持靜止不會(huì)滑動(dòng)，確保兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪周圍無干擾其擺動(dòng)的物體。

1.3 測試設(shè)備

1.3.1 車輪偏轉(zhuǎn)角測量裝置。

為實(shí)現(xiàn)對車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中車輪偏轉(zhuǎn)角度的檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一款測角度裝置—車輪矢量傳感器支架。該車輪矢量傳感器支架，是一個(gè)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)。它可以沿x、y、z 三方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在上述結(jié)構(gòu)中，支架右上角是吸盤。操作人員通過抽氣，把吸盤里的空氣抽走，即可將吸盤吸附在車身上。吸盤理論上應(yīng)吸附在車身光滑處防止脫落，避免因固定問題而影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。右上角的吸盤和軸可固定連接，且可用螺栓擰緊。但其夾角大小、軸的長度都是可以通過松開螺栓進(jìn)行調(diào)整的。連桿之間采用銷軸進(jìn)行連接。左方連桿與一根短棒固定連接著。短棒插入并穿過輪胎轉(zhuǎn)向傳感器(即編碼器)中央的孔。輪胎轉(zhuǎn)向傳感器是被固定的，且和一個(gè)長螺栓相連[8-9]。長螺栓上從左到右，分別是大法蘭、小法蘭、編碼器固定裝置。其中，大法蘭和小法蘭上面都有許多孔洞。這是為了方便從孔洞中穿過鋼絲繩，從而實(shí)現(xiàn)整套裝置與輪轂之間的相對綁定狀態(tài)。

所用編碼器符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，高達(dá)25 000 PPR的脈沖數(shù)，IP67的防護(hù)等級，在保證其采樣的精度的同時(shí)，也確保該編碼器能夠在實(shí)際測量環(huán)境下正常工作。同時(shí)，該編碼器重量只有0.25 kg，所以對支架、連桿運(yùn)動(dòng)不會(huì)造成很大影響。抗沖擊性、抗振動(dòng)性良好，能有效地抵御外界沖擊。因此，其特性符合實(shí)地測量要求，可確保能在實(shí)際測量環(huán)境下正常工作。

1.3.2 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角測量裝置

為了對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角進(jìn)行測量，需要在轉(zhuǎn)向盤上安裝轉(zhuǎn)角脈沖傳感器。但轉(zhuǎn)向盤的外形構(gòu)造不便于直接安裝傳感器，因此專門設(shè)計(jì)了一塊安裝底板，該底板采用三點(diǎn)式對心方式，保證傳感器中心軸線與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸線具有較好的重合性。

在轉(zhuǎn)向盤上安裝的轉(zhuǎn)角脈沖傳感器能將轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，該傳感器具有良好的抗沖擊性，高達(dá)4 096個(gè)脈沖每轉(zhuǎn)的精度，IP67的防護(hù)等級，在保證其采樣的精度的同時(shí)，也確保該編碼器能夠在實(shí)際測量環(huán)境下正常工作。

1.4 測試方法

1.4.1 設(shè)備安裝

在車內(nèi)安裝轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角測量裝置，并且在車外分別在左、右前輪上安裝上車輪偏轉(zhuǎn)角測量裝置。其中，測轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角裝置必須裝在轉(zhuǎn)向盤正上方并保持中心對齊，并用吸盤把整套裝置固定在前擋風(fēng)玻璃上。

安裝車輪偏轉(zhuǎn)角裝置時(shí)，首先將整套裝置綁定車輛輪轂確保其不會(huì)出現(xiàn)偏移，然后利用鋼絲繩(4 mm直徑)分別依次穿過法蘭上的孔、法蘭上的凹槽、車輪轂的孔洞。待支架安裝完成后，操作人員可適當(dāng)用手觸摸或輕微搖晃支架，檢驗(yàn)吸盤是否會(huì)脫落或存在搖晃過于劇烈的現(xiàn)象，以確保正式測量過程中的設(shè)備工作正常以及測試準(zhǔn)確性。

車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過三個(gè)鉸接的關(guān)節(jié)活動(dòng)使得與傳感器連接的桿隨車輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以此測得方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。在車輪側(cè)通過安裝編碼器的方式，來實(shí)現(xiàn)對車輪偏轉(zhuǎn)角的測量[10]。其測量角度的原理：在編碼器中央的孔中，穿插一根短軸。若短軸相對編碼器整體不是完全相對靜止，勢必會(huì)有角度旋轉(zhuǎn)。這一相對旋轉(zhuǎn)的角度，就是編碼器的讀數(shù)。同時(shí)，短軸相對于編碼器的角度旋轉(zhuǎn)值，正是車輪偏轉(zhuǎn)角。運(yùn)用轉(zhuǎn)換法，把車輪偏轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成短軸和編碼器的相對運(yùn)動(dòng)，以此達(dá)到使測量原理清晰，簡化所測物理量關(guān)系的效果[11-12]。

最終，通過數(shù)據(jù)采集器將車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器采集到的模擬信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，傳輸至計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存以備后期處理分析。

1.4.2 測試操作

在實(shí)驗(yàn)操作人員打方向盤期間保持轉(zhuǎn)速均勻一致，完整轉(zhuǎn)向測試流程大部分將在40 s～50 s內(nèi)完成。另將6號(hào)車設(shè)為對照組，實(shí)驗(yàn)在20 s左右完成，對比操作時(shí)間過快是否會(huì)對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。具體的測試步驟為：

(1)在測量過程中，需要保證在平整的地面上，汽車保持靜止不會(huì)滑動(dòng)。將方向盤轉(zhuǎn)到中間位置，即車輪保持基本沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，在汽車左前輪和右前輪輪轂上均固定車輪矢量傳感器支架，將車輪傳感器和方向盤傳感器連接到同一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器上；

(2)接通儀器電源，測試員坐在駕駛位上以恒定的速度順時(shí)針(向右)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，直到方向盤無法轉(zhuǎn)動(dòng)，再反方向(向左)以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)到極限位置，最后將方向盤打回到初始位置，完成整個(gè)測試流程；

(3)數(shù)據(jù)采集過程為每0.01 s采一次數(shù)據(jù)，采樣頻率為100 Hz。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程的具體物理含義，由方向盤的絕對角度的最值，將實(shí)驗(yàn)過程劃分為三個(gè)工況：右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)和回正。進(jìn)而根據(jù)對應(yīng)工況下方向盤和車輪的相對轉(zhuǎn)角，可求的任意時(shí)刻下的傳動(dòng)比。

本文將每段工況下的傳動(dòng)比變化過程分為：瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)指傳動(dòng)比經(jīng)過一定時(shí)間后趨于穩(wěn)定，瞬態(tài)是進(jìn)入對應(yīng)工況開始，至傳動(dòng)比趨于穩(wěn)定結(jié)束[13]。數(shù)據(jù)的處理也根據(jù)瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分為兩部分進(jìn)行分析。

對于穩(wěn)態(tài)，可通過比較三種車況下穩(wěn)定后的傳動(dòng)比是否存在顯著差異，絕對轉(zhuǎn)角的最大值是否存在差異等方式，判斷轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否故障。

對于瞬態(tài)，由于數(shù)據(jù)變化類型的不一致，將其分為兩種情況：“有虛位”和“隨動(dòng)”。傳動(dòng)比數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤之初，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的波峰。由于轉(zhuǎn)向虛位的存在，當(dāng)方向盤開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪胎還未開始轉(zhuǎn)動(dòng)，即輪胎轉(zhuǎn)角近似0值，導(dǎo)致傳動(dòng)比出現(xiàn)較大峰值。如果輪胎同方向盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，即隨動(dòng)，則傳動(dòng)比逐漸增大到穩(wěn)態(tài)值，如圖1所示。

圖1 2號(hào)車正常車況下“回正”時(shí)傳動(dòng)比(━右輪，━左輪)Fig.1 Transmission ratio of No.2 vehicle during “return to timing” under normal conditions

本文將重點(diǎn)討論“虛位”組，以傳動(dòng)比100為限，開始對每輛車各工況下的數(shù)據(jù)進(jìn)行截取，至傳動(dòng)比趨于穩(wěn)定結(jié)束。利用曲線擬合對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論，擬合曲線公式為：

lgy=klgx+b

(1)

由于數(shù)據(jù)變化類型的不統(tǒng)一，并猜測擬合曲線的得到的參數(shù)僅于車況相關(guān)，而與三種工況無直接關(guān)系，因此可分別對比正常與兩側(cè)異常；正常與單側(cè)異常；單側(cè)異常和兩側(cè)異常之間的差異，將滿足條件的數(shù)據(jù)之間做Wilcoxon檢驗(yàn)，以此判斷車況不同是否會(huì)導(dǎo)致曲線擬合參數(shù)的差異[14]。同時(shí)把6號(hào)車設(shè)置為判斷實(shí)驗(yàn)時(shí)長是否會(huì)對結(jié)果產(chǎn)生影響的對照組，其實(shí)驗(yàn)時(shí)長僅20 s，因此對于數(shù)據(jù)的處理分為全體和剔除6號(hào)車兩類分別進(jìn)行。

2 結(jié)果分析

2.1 穩(wěn)態(tài)分析

2.1.1 穩(wěn)態(tài)傳動(dòng)比

分別對同一工況(右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)或回正)下，單側(cè)異常、兩側(cè)異常和正常的三種工況做Friedman檢驗(yàn)[15-16]，其結(jié)果如表2所示。從結(jié)果中可以看出，顯著性水平p均大于0.05，說明單側(cè)或兩側(cè)轉(zhuǎn)向球頭的磨損不會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)傳動(dòng)比出現(xiàn)顯著改變。

表2 6輛車不同工況下右輪和左輪穩(wěn)態(tài)傳動(dòng)比Friedman檢驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Friedman test results of steady-state transmission ratio of right wheel and left wheel of 6 vehicles under different working conditions

進(jìn)而可對同一工況下，三種車況之間兩兩做Wilcoxon檢驗(yàn)，結(jié)果如表3所示，均不存在顯著差異。

表3 6輛車對應(yīng)工況下三種車況之間兩兩做Wilcoxon檢驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Wilcoxon test results of 6 vehicles under three vehicle conditions

2.1.2 最大絕對轉(zhuǎn)角

從圖2可以發(fā)現(xiàn)，對比方向盤和左右車輪最大和最小極限位置處的絕對轉(zhuǎn)角，并針對不同車況做Friedman檢驗(yàn)[17-18]，除左輪的最大值存在顯著差異(p=0.03)之外，其他情況下均無明顯差異。

圖2 汽車方向盤(a)右輪(b)以及左輪(c)分別在三種車況下的最大絕對轉(zhuǎn)角的中位數(shù)以及上下四分位數(shù)(▇-車況A、▇-車況B、▇-車況C)Fig.2 Median and upper and lower quartiles of maximum absolute angle of vehicle steering wheel (a), right wheel (b) and left wheel (c) under three vehicle conditions respectively

除右輪車況A與車況B(p=0.046)，左輪車況A與車況B(p=0.028)以及左輪車況B與車況C(p=0.046)之間存在差異外，其余組的最大值經(jīng)Wilcoxon檢驗(yàn)均不存在顯著差異。

2.1.3 自由轉(zhuǎn)動(dòng)量

自由轉(zhuǎn)動(dòng)量結(jié)果如表4所示，結(jié)果中除4號(hào)車外，其余車輛均基本滿足 GB 7258-2017《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中對一般車輛限制自由轉(zhuǎn)動(dòng)量小于25°的要求。

表4 6輛車不同車況不同工況下最大轉(zhuǎn)動(dòng)量Tab.4 Maximum rotation of 6 vehicles under different conditions

2.2 瞬態(tài)變化

由于6號(hào)車為對照組，對全體(包含6號(hào)車)與剔除6號(hào)車的瞬態(tài)數(shù)據(jù)擬合曲線函數(shù)b1值進(jìn)行Wilcoxon檢驗(yàn)[19-20]，其結(jié)果如表5所示。

表5 瞬態(tài)數(shù)據(jù)擬合曲線函數(shù)b1值Wilcoxon檢驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Transient data fitting curve function b1 value Wilcoxon test results

分別將全體(包含6號(hào)車)與剔除6號(hào)車的瞬態(tài)傳動(dòng)比擬合曲線斜率絕對值中位數(shù)及上下四分位數(shù)在圖3及圖4中標(biāo)出[21-22]。

圖3 剔除6號(hào)車的被測車輛在三種車況下瞬態(tài)傳動(dòng)比擬合曲線斜率絕對值中位數(shù)以及上下四分位數(shù)Fig.3 Median and upper and lower quartiles of absolute value of slope of transient transmission ratio fitting curve under three vehicle conditions for the tested vehicle excluding vehicle 6

圖4 全部被測車輛在三種車況下瞬態(tài)傳動(dòng)比擬合曲線斜率絕對值中位數(shù)以及上下四分位數(shù)Fig.4 Median and upper and lower quartiles of absolute value of slope of transient transmission ratio fitting curve of all tested vehicles under three vehicle conditions

從圖3可看出車況A、B、C的斜率絕對值呈現(xiàn)依次減小的趨勢。

對比圖3、圖4可以看出，剔除6號(hào)車后，車況A組車輛的斜率k的絕對值明顯大于車況C組(p=0.037，Wilcoxon檢驗(yàn))；車況A組的k的絕對值明顯大于車況B組(p=0.003，Wilcoxon檢驗(yàn))；而車況B與車況C組沒有顯著差異(p=0.263，Wilcoxon檢驗(yàn))。

3 結(jié)果討論

3.1 穩(wěn)態(tài)結(jié)果

通過對同一工況(右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)或回正)下，單側(cè)異常、兩側(cè)異常和正常的三種工況做Friedman檢驗(yàn)，以及對同一工況下，三種車況之間兩兩做Wilcoxon檢驗(yàn)，其結(jié)果說明轉(zhuǎn)向球頭磨損與否對穩(wěn)態(tài)傳動(dòng)比無明顯影響。

對于最大轉(zhuǎn)動(dòng)量，從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，應(yīng)該會(huì)隨著轉(zhuǎn)向球頭的磨損程度加劇而變大，但在數(shù)據(jù)分析結(jié)果中可以看到，6輛車左輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度的最大值之間無顯著差異；分別將三種車況兩兩做Wilcoxon檢驗(yàn)，正常與單側(cè)異常p=0.028，兩側(cè)異常與單側(cè)異常p=0.046，該結(jié)果顯示單側(cè)異常分別與正常和兩側(cè)異常有顯著差異，但是正常和兩側(cè)異常p=0.917，說明正常和兩側(cè)異常之間不存在顯著差異。更進(jìn)一步觀察、對比原始數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，三種車況下的最大值均非常接近，而單側(cè)異常組對應(yīng)每輛車的數(shù)據(jù)均比其他兩組稍大一點(diǎn)，使得數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)差異。但是由于差值較小，不能說明轉(zhuǎn)向球頭磨損與否對最大轉(zhuǎn)動(dòng)量有明顯影響。

大部分測試數(shù)據(jù)均顯示試驗(yàn)對象的自由轉(zhuǎn)動(dòng)量基本滿足國標(biāo)要求，從一個(gè)側(cè)面印證了試驗(yàn)所用壞的球頭的磨損程度均不嚴(yán)重。

綜上說明，因轉(zhuǎn)向球頭磨損引起的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性變化不大，穩(wěn)態(tài)特性指標(biāo)不能作為判別轉(zhuǎn)向性能異常的主要參數(shù)。

3.2 瞬態(tài)結(jié)果

對于瞬態(tài)數(shù)據(jù)變化所體現(xiàn)的“虛位”和“隨動(dòng)”現(xiàn)象，是由于兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪之間存在一定的間隙。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪隨方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)處于擺動(dòng)狀態(tài)時(shí)，兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪之間存在力的傳遞，近似于無間隙的剛性連接。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪之間的力傳遞消失，車輪受地面及自身約束結(jié)構(gòu)的影響，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向球頭磨損所產(chǎn)生的間隙體現(xiàn)了出來。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)使轉(zhuǎn)向輪從停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換至擺動(dòng)狀態(tài)時(shí)，與轉(zhuǎn)向機(jī)之間基本沒有間隙的一側(cè)轉(zhuǎn)向輪就會(huì)有“隨動(dòng)”現(xiàn)象，而與轉(zhuǎn)向機(jī)之間留有間隙的一側(cè)轉(zhuǎn)向輪就會(huì)有“虛位”現(xiàn)象。

從瞬態(tài)數(shù)據(jù)擬合曲線函數(shù)b1值的Wilcoxon檢驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，6號(hào)車數(shù)據(jù)的擬合曲線函數(shù)b1值與其它車輛存在明顯差異，也由此可知實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間長短對結(jié)果數(shù)據(jù)的可對比性具有一定影響。因此，對于后期實(shí)驗(yàn)及設(shè)備的改進(jìn)，將考慮使用電機(jī)代替人工操作的方式，以此保證方向盤的恒定勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。

從車輛構(gòu)造來看，一輛雙前輪轉(zhuǎn)向的車，一般裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)向球頭。兩個(gè)轉(zhuǎn)向球頭的異常對于整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響是疊加產(chǎn)生的，也就是雙側(cè)球頭異常比單側(cè)球頭異常所造成的影響更顯著。這就是瞬態(tài)數(shù)據(jù)擬合曲線函數(shù)b1值中，兩側(cè)異常的數(shù)據(jù)與正常的數(shù)據(jù)間的差異明顯大于單側(cè)異常與正常的數(shù)據(jù)間的差異的原因，也與斜率k的絕對值從車況A、B、C依次減小的情況是吻合一致的。這也證明了，轉(zhuǎn)向球頭異常磨損的情況可以通過瞬態(tài)傳動(dòng)比的擬合曲線斜率判別得到，并且磨損程度越大其斜率k的絕對值越小。

綜上說明，因轉(zhuǎn)向球頭磨損引起的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)瞬態(tài)特性存在顯著差異，瞬態(tài)特性的擬合曲線函數(shù)b1值與斜率k的絕對值可以作為判別轉(zhuǎn)向性能異常的主要參數(shù)。在實(shí)際鑒定不具備行駛能力的事故車是否轉(zhuǎn)向球頭異常時(shí)，可以在事故車及一輛與該事故車同款型的正常車輛上分別測試其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)瞬態(tài)特性，通過分析擬合曲線函數(shù)的截距與斜率來判斷事故車的轉(zhuǎn)向球頭是否存在異常。

4 結(jié)語

針對車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的靜態(tài)檢驗(yàn)方式，本文在6輛輕型貨車上圍繞轉(zhuǎn)向球頭進(jìn)行了研究。在停車狀態(tài)下，按照正常車況、單側(cè)球頭異常車況、兩側(cè)球頭異常車況完成了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比實(shí)驗(yàn)。通過在對數(shù)坐標(biāo)軸上將傳動(dòng)比隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行線性擬合，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別從穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)兩方面進(jìn)行了分析。

從穩(wěn)態(tài)特性方面分析了傳動(dòng)比、最大轉(zhuǎn)動(dòng)量及自由轉(zhuǎn)動(dòng)量這三個(gè)參數(shù)，由于球頭磨損所產(chǎn)生的間隙在穩(wěn)態(tài)下，受兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪間傳導(dǎo)力的影響，不能體現(xiàn)出來。因此，穩(wěn)態(tài)特性指標(biāo)不能作為判斷轉(zhuǎn)向球頭異常的主要參數(shù)。

通過對擬合曲線的瞬態(tài)特性分析，發(fā)現(xiàn)擬合曲線函數(shù)中代表從“虛位”到真實(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)延的截距，以及代表從“虛位”到真實(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的變化速率的斜率可以作為判斷轉(zhuǎn)向球頭異常的主要參數(shù)。球頭異常產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向時(shí)延和變化速率的差異分別從擬合曲線函數(shù)的截距和斜率上體現(xiàn)出來；并且球頭磨損程度越大，變化速率(斜率的絕對值)越小。

因此，在實(shí)際鑒定不具備行駛能力的事故車是否轉(zhuǎn)向球頭異常時(shí)，可以著重對事故車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)瞬態(tài)特性進(jìn)行檢驗(yàn)分析。本文的研究為靜態(tài)檢驗(yàn)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)找到了一個(gè)方向。在未來的研究中，我們將在本文結(jié)果的基礎(chǔ)上，嘗試建立不同車型的轉(zhuǎn)向性能評判量化模型。