懸架K&C特性參數(shù)在車輛開發(fā)中的應(yīng)用研究

藍賢清 賀繼齡

摘 要：經(jīng)試驗臺測得車輛在各狀態(tài)各工況下的懸架K&C特性參數(shù)，在新車型開發(fā)過程中有著重要的參考和指導作用。文章以K&C特性參數(shù)在整車姿態(tài)角的確定及前后懸架偏頻的平衡計算為例，通過懸架下行程參數(shù)等效到車輛從空載到滿載狀態(tài)懸架壓縮量，結(jié)合軸距計算車輛從空載到滿載時整車姿態(tài)角差值，用于指導總布置及造型設(shè)計;通過懸架剛度和簧上質(zhì)量參數(shù)計算得到懸架偏頻，并結(jié)合軸距參數(shù)對特定車速下前后懸架的偏頻進行平衡匹配，以減小車輛通過突起障礙時的角振動從而改善乘坐舒適性，用于指導懸架設(shè)計及動力學性能開發(fā)。

關(guān)鍵詞：K&C特性;整車俯仰角;懸架偏頻

中圖分類號：U461.4 ?文獻標志嗎：A ?文章編號：1671-7988（2020）16-130-04

Abstract： The K&C characteristic parameters of vehicle suspension measured by specialized K&C test-bed under all kinds of states and working conditions， is very important in vehicle development. In this paper， using suspension K&C charac -teristic parameters， take the vehicle pitching angle calculation and suspension ride frequency matching as example. Through the equivalence of suspension down stroke parameters to suspension compression from curb load to GVW state， combined with wheelbase to calculate vehicle pitching angle deviation， which can be used to guide the general layout and modeling design. Using suspension stiffness and sprung mass to calculate front and rear suspension ride frequency， then balanced match them combined with wheelbase under a specific speed， so as to reduce the angular vibration when the vehicle passes through the bump obstacle to improve the ride comfort， which can be used to guide the suspension design and dynamic performance development.

Keywords： K&C characteristic; Vehicle pitching angle; Suspension ride frequency

CLC NO.： U461.4 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-130-04

前言

懸架K&C特性包含K特性和C特性。K特性表示懸架的幾何運動學特性，指車輪在垂向往復運動過程中、由于懸架導向機構(gòu)的作用而導致車輪平面和輪心處產(chǎn)生角位移和線位移變化的特性，刻畫的是車輪運動過程中懸架幾何參數(shù)的變化;C特性表示懸架彈性運動學特性，指地面作用于輪胎上的力（力矩）所導致的車輪平面和輪心處產(chǎn)生角位移和線位移變化的特性，刻畫的是懸架在受力（力矩）條件下的彈性變形[1]。

懸架K&C特性作為一項重要的系統(tǒng)總成外特性，在車輛懸架系統(tǒng)設(shè)計以及整車動力學性能開發(fā)等各個方面均有著至關(guān)重要的參考和指導作用，涉及整車V型開發(fā)流程的前期至中后期，包括：

（1）在整車開發(fā)前期階段，了解對標車或競品車懸架系統(tǒng)架構(gòu)，例如整車姿態(tài)、轉(zhuǎn)向行程、車輪轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)角、懸架剛度、側(cè)傾梯度、軸荷輪荷分布等[2]。

（2）在懸架系統(tǒng)動力學仿真分析中，建立懸架動力學模型進行K&C仿真，通過同等工況下仿真與試驗數(shù)據(jù)對比，以驗證仿真模型的準確性。

（3）用懸架系統(tǒng)級指標表征整車級動力學性能，通過同類型同等級車型K&C特性參數(shù)對比分析，找出懸架K&C特性的共同點及變化趨勢，為快速開發(fā)新車型提供便利。

（4）在車輛開發(fā)中后期的樣車底盤調(diào)校階段，為調(diào)校大方向的把控、調(diào)校樣件的安排、調(diào)校方案的制定等提供客觀試驗參數(shù)支持[3]。

1 懸架K&C試驗

1.1 K&C測試臺架

K&C客觀試驗需要在專門的懸架K&C試驗臺架上完成。由于汽車懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性，各種運動之間存在較強的耦合性，力（力矩）的作用存在一定的非線性，僅用傳統(tǒng)理論計算或者仿真分析難以獲得精確的數(shù)學模型，因此通過K&C測試臺架將汽車懸架及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)當作黑箱，以作用在輪胎上的位移或力（力矩）作為激勵使得懸架產(chǎn)生相應(yīng)的運動或運動趨勢，由各類傳感器測量車輛的運動學及彈性運動學參數(shù)，試驗結(jié)果可靠性較高[4]。

現(xiàn)階段常用的K&C試驗臺架品牌主要有MTS或ABD，這兩者的K&C試驗臺架的原理及結(jié)構(gòu)基本是一致的，都是由基座及車身固定模塊（包括車輪支撐平臺和車身夾持平臺），加載模塊（包括轉(zhuǎn)向及制動執(zhí)行器），測控系統(tǒng)（包括位置傳感器、力及力矩傳感器等）、用戶交互界面等四大部分構(gòu)成。兩者主要不同點在于垂向運動的施加方式，如圖1，MTS采用固定車身夾持平臺、從車輪支撐平臺施加載荷和位移;而ABD則固定車輪支撐平臺、從車身夾持平臺施加載荷和位移。