在商用型MPV上開(kāi)發(fā)家用型MPV

李小俊

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230009）

引言

平臺(tái)化是指在開(kāi)發(fā)新車(chē)型時(shí)使用相同或者近似的底盤(pán)系統(tǒng)，該底盤(pán)系統(tǒng)可滿足開(kāi)發(fā)車(chē)型的承載能力要求，在同一平臺(tái)下可以衍生出風(fēng)格迥異的多種產(chǎn)品，大眾汽車(chē)是平臺(tái)化最成功的企業(yè)，同平臺(tái)技術(shù)的應(yīng)用提高了零部件的通用化，降低成本、縮短開(kāi)發(fā)周期。本文主要針對(duì)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)在大量市場(chǎng)調(diào)研情況下需要開(kāi)發(fā)一款家用MPV車(chē)型，根據(jù)底盤(pán)動(dòng)力學(xué)性能，正確匹配懸架參數(shù)，利用ADAMS仿真工具，在現(xiàn)有商用MPV平臺(tái)上開(kāi)發(fā)一款家用MPV車(chē)型，通過(guò)分析計(jì)算整車(chē)性能符合家用MPV要求。底盤(pán)系統(tǒng)主要由懸架、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)三大部分組成， 根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，在商用MPV上開(kāi)發(fā)家用MPV整車(chē)尺寸相當(dāng)，重量相當(dāng)，造型符合家族風(fēng)格，底盤(pán)舒適型增強(qiáng)。為縮短開(kāi)發(fā)周期及降低開(kāi)發(fā)成本，轉(zhuǎn)向、制動(dòng)主體部分沿用商用 MPV，懸架系統(tǒng)需重新開(kāi)發(fā)，懸架系統(tǒng)主要影響整車(chē)的操穩(wěn)性能、平順性及承載性能，將前期的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于新車(chē)型中形成一個(gè)跨院、跨事業(yè)部合作、同步協(xié)作、多平臺(tái)同步開(kāi)發(fā)的合作模式，提升懸架正向開(kāi)發(fā)與整車(chē)匹配能力，整車(chē)性能目標(biāo)統(tǒng)籌考慮，設(shè)計(jì)更優(yōu)化。

1 整體框架的構(gòu)思

懸架開(kāi)發(fā)及整車(chē)匹配工作整體分為：匹配啟動(dòng)（前期仿真分析）、整車(chē)性能（mule車(chē)整車(chē)性能實(shí)驗(yàn)）、匹配實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及整改）、匹配結(jié)束。

圖1 整體框架

2 技術(shù)方案

2.1 操穩(wěn)性：導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)影響操縱穩(wěn)定性的最主要因素，操穩(wěn)性分析主要進(jìn)行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由縱拉桿（上下臂）和橫向推力桿（扭梁）組成。

2.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

（1）懸架簧上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過(guò)±4.0mm，輪距變化大會(huì)引起輪胎磨損；

（2）懸架簧上載荷變化時(shí)，四輪定位參數(shù)在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)；

（3）汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)應(yīng)有合適的車(chē)身側(cè)傾角，在 0.4g側(cè)向加速度作用下，車(chē)身側(cè)傾角不大于6o，車(chē)輪與車(chē)身的傾斜同向來(lái)增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。

2.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)

（6）發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，由于受到外界因素的干擾，可能會(huì)因?yàn)橥獠慷搪芬疬^(guò)電流，為系統(tǒng)帶來(lái)不利影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)容量在1MW以下時(shí)，只需要裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)即可；如果發(fā)電機(jī)容量大于50MW時(shí)，需要裝設(shè)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)。

（1）縱傾中心：采用作圖法作上下臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸的平行線，兩線交點(diǎn)即為縱傾中心，P點(diǎn)即為縱傾中心。

圖2 縱傾中心

（2）側(cè)傾中心：通過(guò)車(chē)輪中心的橫向垂直平面上的一點(diǎn)，在這點(diǎn)上給簧載質(zhì)量施加一個(gè)側(cè)向力，使簧載上質(zhì)量不產(chǎn)生側(cè)傾運(yùn)動(dòng)。根據(jù)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)C卷（M米奇克著），帶橫向推力桿的后懸架，其側(cè)傾中心在橫拉桿與汽車(chē)中心垂直軸的交點(diǎn)上。

（3）上下縱臂長(zhǎng)度的確定：雙縱臂式懸架的上、下臂長(zhǎng)度對(duì)車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)前輪的定位參數(shù)影響很大。雙橫臂式前懸架設(shè)計(jì)成上橫臂短、下橫臂長(zhǎng)，輪距變化要小，輪胎磨損少，應(yīng)選擇上、下擺臂長(zhǎng)度之比在 0.6左右；為保證汽車(chē)具有良好的操縱穩(wěn)定性，希望前輪定位角度的變化較小，這時(shí)應(yīng)選擇上、下擺臂長(zhǎng)度之比在 1.0左右。綜合以上分析，懸架的上、下擺臂長(zhǎng)度之比應(yīng)在 0.6～1.0。美國(guó)克萊斯勒和通用汽車(chē)公司分別認(rèn)為上、下擺臂長(zhǎng)度之比取0.7和0.66為最佳。

2.1.3 側(cè)傾角的計(jì)算

2.1.4 側(cè)傾角剛度、剛度、側(cè)傾穩(wěn)定性

側(cè)傾角剛度過(guò)小而側(cè)傾角過(guò)大的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性較差，要求側(cè)向加速度0.4g時(shí)，汽車(chē)車(chē)身的側(cè)傾角不超過(guò)6o。

前、后懸側(cè)傾角剛度的分配影響側(cè)傾角大小，從而影響汽車(chē)轉(zhuǎn)向特性，為滿足汽車(chē)稍有不足轉(zhuǎn)向的要求，應(yīng)使前輪的側(cè)偏角大于后輪的側(cè)偏角，所以前輪的側(cè)傾角剛度一般略大于后輪的側(cè)傾角剛度。對(duì)于 MPV設(shè)計(jì)前后懸側(cè)傾角剛度比值一般在 1.4～2.6。計(jì)算結(jié)果是 1.35，后懸側(cè)傾角剛度偏大適當(dāng)調(diào)小，側(cè)傾穩(wěn)定角滿足設(shè)計(jì)要求，比宜商 MPV側(cè)傾好。

2.2 平順性

2.2.1 偏頻的計(jì)算

前懸架偏頻應(yīng)滿足1.0～1.6，后懸架偏頻一般在1.17～1.58范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求，懸架偏頻比一般在0.8～1.0。

2.2.2 相對(duì)阻尼系數(shù)

（1）相對(duì)阻尼系數(shù)的確定

減振器的阻尼作用在與不同剛度及不同簧上質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果，用相對(duì)阻尼系數(shù)來(lái)判斷振動(dòng)衰減的快慢程度：

懸架阻尼的匹配計(jì)算為：

mf-懸架簧載質(zhì)量

參考同類(lèi)車(chē)型，取前懸相對(duì)阻尼系數(shù)=0.24；

取后懸相對(duì)阻尼系數(shù)=0.3；

（2）前后懸阻尼計(jì)算

減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開(kāi)啟前的阻尼系數(shù)而言即分為壓縮行程相對(duì)阻尼系數(shù)及伸張行程相對(duì)阻尼系數(shù)，一般伸張行程的相對(duì)阻尼系數(shù)大于壓縮時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)。

K為懸架系統(tǒng)垂直剛度

2.2.3 前后懸架撓度的計(jì)算

懸架靜撓度與偏頻之間的關(guān)系：

其中fc為靜撓度，nf為懸架偏頻，懸架動(dòng)撓度是滿載平衡位置開(kāi)始，懸架壓縮到緩沖塊最大允許變形量，動(dòng)撓度的計(jì)算公式為：

表1 懸架計(jì)算結(jié)果

其中 fd為動(dòng)撓度，Lp為減振器行程，Lh緩沖塊長(zhǎng)度，i′為杠桿比?？偟挠?jì)算結(jié)果如上：

2.3 承載性設(shè)計(jì)

分析懸架強(qiáng)度，滿足整車(chē)的承載性能要求，分析流程如下：

圖4 懸架強(qiáng)度分析流程

3 懸架KC分析

通過(guò)對(duì)商用車(chē)型懸架、家用車(chē)型懸架及家用車(chē)型同類(lèi)型懸架做同向輪跳、反向輪跳、側(cè)向力加載、縱向力加載、回正力矩仿真分析，反跳外傾變化率僅取決于輪距，輪距越小變化越大，家用版車(chē)型軸距變化小，有利于減小上擺臂縱向沖擊。

3.1 前束

后懸架是非獨(dú)立懸架，后輪前束角不可調(diào)，后輪前束角靠輪轂斷面角度進(jìn)行保證，車(chē)輪上跳時(shí)前束多設(shè)計(jì)成零值或負(fù)值，負(fù)前束是整車(chē)質(zhì)量變化引起質(zhì)心位置變化時(shí)轉(zhuǎn)向依然方便轉(zhuǎn)向，本文前束基本為0。

圖5 前束與輪跳的關(guān)系

3.2 外傾角

因?yàn)槭欠仟?dú)立懸架，反跳外傾變化率僅取決于輪距，輪距越小變化越大。

圖6 外傾角與輪跳的關(guān)系

3.3 后傾角

主銷(xiāo)后傾角利于汽車(chē)直線行駛，主銷(xiāo)后傾角越大主銷(xiāo)后傾力矩越大，一般要求在～之間，圖示在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)符合懸架要求。

圖7 后傾角與輪跳的關(guān)系

3.4 單邊輪心距

圖8 輪心距與力的關(guān)系

懸架更改后單邊輪心距變化更小，減小輪胎磨損，對(duì)用戶更有利。

4 結(jié)論

本文介紹了在宜商MPV上開(kāi)發(fā)宜家MPV的過(guò)程，重點(diǎn)闡述了操穩(wěn)性、平順性及KC，利于ADAMS對(duì)懸架及整車(chē)進(jìn)行仿真，縮短開(kāi)發(fā)周期降低開(kāi)發(fā)成本，為后期mule車(chē)搭載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證奠定理論基礎(chǔ)。

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