懸架側(cè)傾中心分析及其在底盤調(diào)校中的應(yīng)用

孟開

[摘 要]當(dāng)汽車行駛在顛簸的路面上或曲線行駛時，由于左右兩側(cè)車輪的垂直載荷出現(xiàn)變化，汽車將發(fā)生側(cè)傾，這時即使方向盤轉(zhuǎn)角固定不動，因為前懸架導(dǎo)向桿系和轉(zhuǎn)向桿系的運動及變形，轉(zhuǎn)向總成也會繞主銷小角度轉(zhuǎn)動，引起前輪轉(zhuǎn)動而損害汽車的操縱穩(wěn)定性。本文就懸架側(cè)傾中心分析及其在底盤調(diào)校中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞]懸架 傾側(cè) 底盤調(diào)校

中圖分類號：U73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0225-01

引言

懸架K&C特性的研究為懸架的合理設(shè)計、底盤性能調(diào)校、整車操縱穩(wěn)定性等提供重要的理論支持及試驗依據(jù)。隨著計算機(jī)仿真技術(shù)及新的試驗測量技術(shù)的發(fā)展，運用ADAMS/Car、Carsim等動力學(xué)軟件進(jìn)行仿真分析預(yù)測汽車操縱性，以及通過K&C試驗臺檢測影響車輛操縱性的特性已變得可行，兩者結(jié)合使得底盤開發(fā)更加科學(xué)有效。

一、懸架K&C

1.1懸架K&C概念

懸架K&C是 指 懸 架 運 動 學(xué) 與 彈 性 運 動 學(xué)（Kinematics & Compliance，簡稱K&C）的總稱，懸架運動學(xué)描述的是車輪在彈簧變形和轉(zhuǎn)向時的運動，是指當(dāng)汽車車輪上下移動時，車輪定位參數(shù)、懸架剛度、側(cè)傾剛度等參數(shù)相應(yīng)的變化關(guān)系。而彈性運動學(xué)則是指在考慮橡膠襯套等彈性連接件對懸架性能影響的情況下，描述輪胎和路面之間的力和力矩引起的車輪定位參數(shù)、車身姿態(tài)、懸架剛度等參數(shù)的變化關(guān)系。

1.2懸架K&C試驗臺

懸架K&C試驗臺按同時可測車軸數(shù)可分為單軸式和雙軸式。按運動方式的不同可分為兩種類型：一種是將輪胎胎墊固定在水平面上，車身翻轉(zhuǎn)或者水平垂直運動；另一種是將車身水平固定，輪胎胎墊按要求進(jìn)行水平、垂直和扭轉(zhuǎn)運動。無論使用哪種方法，輪胎胎墊必須能夠以一種可控的方式進(jìn)行水平或垂直移動。 K&C試驗臺所配置的儀器必須可檢測輪胎接觸面所有的力和力矩以及車輪和車身之間的相對位移與方向，同時，必須保持高精度的測量，因為微小的變化都會影響操縱性，這大約需要200個數(shù)據(jù)通道來采集車輛特性。圖1為某雙軸懸架K&C試驗臺。

1.3 K&C試驗臺的應(yīng)用

懸架K&C試驗臺是測試懸架系統(tǒng)特性的試驗臺架，在底盤開發(fā)中起著重要作用。在底盤開發(fā)前期，測量對標(biāo)車型的懸架K&C特性參數(shù)為新車型懸架K&C特性目標(biāo)確定以及詳細(xì)設(shè)計提供幫助。在新車型開發(fā)后期，測量樣車的懸架K&C特性參數(shù)，驗證設(shè)計階段模型的精確性，有利于所設(shè)計車型在開發(fā)過程中對整車性能進(jìn)行分析、調(diào)校和優(yōu)化，以及對各系統(tǒng)和總成進(jìn)行性能匹配。懸架K&C特性試驗研究還為懸架K&C特性的理論研究提供精確的試驗數(shù)據(jù)，為汽車操縱穩(wěn)定性模型提供可靠的數(shù)據(jù)支持以保證模型能夠精確地預(yù)測汽車的動力學(xué)性能，從而有利于減少整車試驗，縮短底盤的開發(fā)周期，優(yōu)化底盤性能，可以說底盤的開發(fā)離不開懸架K&C特性的研究。利用懸架K&C研究可使汽車操縱穩(wěn)定性與行駛平順性實現(xiàn)最大化。

二、懸架K&C試驗及主要測量參數(shù)

懸架K&C試驗是將車身用夾具固定在一個參考平面上，通過輪胎接觸區(qū)與車身的相對偏轉(zhuǎn)量來模擬車輛懸架系統(tǒng)在實際工況下的變形和扭曲，測量相關(guān)參數(shù)的變化特性，被測參數(shù)包括前束角、外傾角、懸架剛度、側(cè)傾剛度、軸距、輪距等，通過這些參數(shù)可以直接或間接反映汽車的操縱穩(wěn)定性能。K&C試驗臺盡管與車輛動力學(xué)非常接近，但并不是真正的動態(tài)測試臺。 K&C試驗臺是準(zhǔn)靜態(tài)加載，所有載荷與位移加載非常緩慢，可忽略慣性力、阻尼力，這樣就能確定力與懸架位移、摩擦的關(guān)系。

試驗臺可進(jìn)行多種懸架K&C特性試驗研究，主要包括以下項目：車輪跳動試驗、側(cè)傾試驗、縱向力柔度試驗、側(cè)向力柔度試驗、回正力矩加載試驗和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性試驗。

2.1輪跳試驗

輪跳試驗是指車輛在指定的載荷狀態(tài)下，鎖止方向盤和制動踏板，通過控制K&C加載臺在指定范圍內(nèi)上下垂直移動，模擬車輪跳動運動工況（如圖1所示），測試車輪定位參數(shù)變化量、懸架剛度、輪胎垂直剛度等。測試的主要參數(shù)如表1所示。

2.2側(cè)傾試驗

側(cè)傾試驗與車輪跳動運動學(xué)試驗內(nèi)容相似，只是垂直載荷加載系統(tǒng)反向動作，模擬汽車側(cè)傾運動工況（如圖2所示）。側(cè)傾試驗可以得到懸架側(cè)傾剛度、前束特性、側(cè)傾中心高度等（見表2）。通過反向輪跳前束特性可以反映車輛的轉(zhuǎn)向特性，與汽車的不足與過度轉(zhuǎn)向密切相關(guān)，是評價操控性的重要參數(shù)。

2.3側(cè)向力試驗

側(cè)向柔度試驗是在指定的車輛載荷狀態(tài)下，鎖止轉(zhuǎn)向盤和制動踏板，在輪胎接地印跡處加載側(cè)向力，測試車輪定位參數(shù)的變化量以及懸架的側(cè)向剛度等（見表3）。

2.4縱向力試驗

縱向柔度試驗與側(cè)向柔度試驗類似，只是加載同向或反向縱向力，測試車輪定位參數(shù)的變化量及懸架的縱向剛度等。

2.5轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性試驗

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性試驗是將車身底盤固定，允許轉(zhuǎn)向輪在輪胎接托盤上無摩擦旋轉(zhuǎn)、縱向、側(cè)向移動，方向盤通過裝置控制在其全行程內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)向。測量的參數(shù)包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比特性、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干摩特性、阿克曼百分比特性、外輪轉(zhuǎn)彎直徑特性等。

三、結(jié)束語

利用K&C試驗臺與虛擬樣機(jī)技術(shù)結(jié)合，有助于縮短汽車底盤開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，優(yōu)化底盤性能，為汽車底盤自主研發(fā)提供了一種更有效的途徑。

參考文獻(xiàn)

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