五連桿后懸架前束變化率問題淺析

孫福祿 隋延奇 辛慶鋒 于 陽 焦 鵬 賈寶光

（1-浙江吉智新能源汽車科技有限公司 浙江 杭州 311228 2-浙江吉利新能源商用車集團有限公司）

引言

車輪前束和外傾是汽車設計的一個重要指標，其中前束、外傾隨著車輪上跳及車輪下落時的變化（本文以下均采用ride steer 和ride camber 表示）對車輛的直行穩(wěn)定性、車輛的響應特性有很大影響，是汽車懸架的重要設計參數(shù)之一[1-2]。同時，ride steer和ride camber 在實車測試中應該是對稱的，左右偏差控制在合理的范圍內(nèi)，否則影響車輛的左、右轉彎性能[3-4]。

該車輛在試驗場進行左、右轉彎主觀評價時，整車的瞬態(tài)差異性較大，其左右不足轉向度、左右側傾響應均有差異[5]。

本文首先通過實車測試復查該問題，然后經(jīng)過詳細的分析，找出影響因素，逐項進行排查，根據(jù)排查結果再進行理論分析確認。本文解決問題的思路以及各影響因素的分析可以為后續(xù)車型的設計開發(fā)提供理論依據(jù)及實踐借鑒意義。

1 原因分析

某前麥弗遜后五連桿懸架形式的車型，在M 階段的開發(fā)過程中進行K&C 試驗時發(fā)現(xiàn)后懸架左右ride steer 變化趨勢相反，如圖1 所示。ride steer 為懸架的K 特性設計參數(shù)，通常與硬點相關[1-2]。因此，首先進行硬點的排查，但因為該車在裝配結束后未進行整車硬點的掃描工作，導致硬點缺失，所以需使用模型進行設計檢查。另外，對可能影響到硬點變化的零部件、裝配工藝等進行排查。

圖1 ABD 試驗臺ride steer 測試結果

1.1 理論分析

采用搭建好的后懸架ADAMS 仿真分析模型（如圖2 所示）進行理論分析[6-7]，校核前期硬點設計是否存在問題。同時對后懸架各桿系進行DOE 分析，找出對ride steer 的影響敏感度較高的點。

圖2 ADAMS/car 后懸架模型示意圖

通過模型仿真分析，對硬點設計進行了校核，確認前期設計是合理的。同時，DOE 分析結果顯示各桿系外點對ride steer 的敏感度較高，單獨對所有桿系的外點進行了DOE 分析，具體如圖3 所示。

圖3 顯示的DOE 分析結果表明，對ride steer 影響最大的前五個點分別是前束桿外點Z 方向、后下擺臂外點Z 方向、前上擺臂外點Z 方向、前束桿外點X 方向、后下擺臂外點X 方向。在后面的分析中將重點關注前束桿外點、后下擺臂外點、前上擺臂外點。其中前束桿外點的影響因子最大，是其他幾個點的總和。

圖3 后懸架桿系外點DOE 分析結果

1.2 零部件設計分析

1.2.1 白車身下地板與懸架連接點

白車身下地板與后懸架直接相連接，如果連接點的三坐標左右、高低、前后有偏差和不對稱，將直接影響副車架的安裝姿態(tài)，進一步影響到各個桿系、轉向節(jié)的安裝位置，最終導致ride steer 的左右不一致。

1.2.2 后副車架尺寸及三坐標

后副車架與白車身下地板相連接，如果后副車架自身尺寸、安裝平面不合格，將導致副車架左右、高低、前后有偏差和不對稱，影響副車架的安裝姿態(tài)，進一步影響到各個桿系、轉向節(jié)的安裝位置，最終導致ride steer 的左右不一致。

1.2.3 后懸架各桿系尺寸

該車型后懸架為五連桿結構，桿系較多，如果各個桿系的自身尺寸不合格，將導致桿系外點、轉向節(jié)的安裝位置不準確，最終導致ride steer 的左右不一致。

1.2.4 后懸架轉向節(jié)尺寸

后懸架的五個桿系均與轉向節(jié)相連接，裝配在一起。如果轉向節(jié)的安裝點不符合設計要求，將直接導致ride steer 的左右不一致。

1.2.5 后懸架裝配工裝夾具尺寸

后懸架的整個模塊裝配需要在工裝夾具上進行，如果工裝夾具的尺寸不合格，將直接導致后懸架在整車上的裝配存在問題，最終導致ride steer 的左右不一致。

2 零部件測試

2.1 實車四輪定位測試

將原車在四輪定位儀上進行四輪定位參數(shù)的測試，簡單驗證ride steer 的變化，確認K&C 試驗臺測試結果的準確性。測試結果顯示，雖然采用了不同的測試方法，但ride steer 的變化趨勢是相同的（具體見表1），即說明該車ride steer 的變化存在問題。

表1 ride steer 測試結果對比

2.2 白車身后地板與懸架連接點測試

在裝車過程中，因為白車身的三坐標檢測工作量較大，因此隨機選取了兩臺份的白車身進行三坐標檢測，表2 為選取了白車身下地板與懸架相連接點的測試數(shù)據(jù)，具體連接點位置如圖4 所示。

圖4 白車身下地板與懸架連接點

通過表2 的測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)僅有一個點有輕微超差，單臺份三坐標合格率超過95%，因此本次分析過程中可忽略白車身對前束帶來的影響。

表2 白車身下地板與懸架連接點測試數(shù)據(jù) mm

2.3 后懸架各桿系尺寸測試

對后懸架五個桿系進行了尺寸測試，前束桿、彈簧臂、前上擺臂、前下擺臂、后上擺臂測試報告均合格，本文不做具體的數(shù)據(jù)展示。

2.4 后懸架轉向節(jié)尺寸測試

1.1 中DOE 分析的結果顯示，前束桿外點對ridesteer 的影響最大，因此轉向節(jié)主要進行了前束桿外點的三坐標打點掃描。其中抽樣5 個轉向節(jié)進行三坐標打點，查看轉向節(jié)前束桿外點的上、下偏差情況。具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 轉向節(jié)三坐標硬點偏差 mm

2.5 后副車架尺寸及三坐標測試

對副車架進行了各個尺寸的測試，結果顯示合格，本文不做具體的數(shù)據(jù)展示。

根據(jù)副車架與桿系之間的連接關系，以及1.1 中DOE 的分析結果，選取1～5 點作為副車架三坐標掃描過程中重點關注的測量點，具體如圖5 所示。具體測試數(shù)據(jù)見表4。

表4 副車架三坐標硬點偏差 mm

圖5 后懸架副車架測試點示意圖

2.6 后懸架裝配工裝夾具尺寸檢測

后懸架的整個模塊裝配需要在工裝夾具上進行，具體如圖6 所示。對圖6 中工裝夾具的尺寸和定位進行檢測，結果顯示合格，本文不做具體的數(shù)據(jù)展示。

圖6 后懸架裝配工裝夾具示意圖

3 仿真分析及實車驗證

通過本文第2 部分的敘述，其中有差異的零部件主要有轉向節(jié)（具體見表3），副車架（具體見表4），以下將分析該差異對ride steer 的影響。

3.1 仿真分析驗證

采用1.1 中搭建的后懸架模型（見圖1），選取轉向節(jié)測試數(shù)據(jù)表3 中最大值04 號作為輸入，選取副車架表4 左右差值數(shù)據(jù)作為輸入，分不同的組合方式進行仿真分析，輸出ride steer 的具體數(shù)值。具體分析結果見表5。

表5 副車架三坐標硬點偏差

根據(jù)表5 的仿真分析結果，組合2 轉向節(jié)的誤差給ride steer 帶來正面影響，增加該值。但是組合3副車架自身的誤差給ride steer 帶來負面影響，削弱了該值。通過最終組合4 的分析結果顯示，轉向節(jié)和副車架共同對ride steer 的影響結果較小，這與最初的預估不相符，需進一步的實車驗證。

3.2 實車ABA 換件驗證

選用2.5 中測試使用的副車架，與原車件進行ABA 換件驗證。將ABA 換件車輛在四輪定位儀上進行四輪定位參數(shù)測試，提取后懸架前束的數(shù)值，進行ride steer 計算。具體測試結果見表6。

表6 ABA 換件四輪定位測試結果

3-復原車01 表示在副車架裝配過程中未使用定位裝置，4-復原車02 表示副車架裝配過程中使用了定位裝置。

表6 中1-2-4 的結果表明在白車身、轉向節(jié)、桿系、裝配等均合格的前提下，不同副車架本體對ride steer 的影響不大。表6 中1-3-4 表明副車架裝配過程中是否使用定位裝置對ride steer 帶來的影響大于副車架本體不同帶來的影響。結果顯示，該車型ride steer 的左右不同，主要是因為副車架裝配導致的。

4 結論

針對ride steer 左右不對稱的問題，通過理論分析、原因查找、尺寸檢測、仿真分析等步驟進行了系統(tǒng)的驗證，發(fā)現(xiàn)該車的白車身、桿系以及裝配夾具均合格，但轉向節(jié)和副車架存在不同程度的偏差，對ride steer 有一定影響，但仍不是決定性的影響因素。最終在ABA 換件過程中，發(fā)現(xiàn)副車架的裝配對ride steer 的影響最大，說明裝配工藝、定位系統(tǒng)、壓力釋放等對ride steer 的影響較大。

通過本次問題的解決分析，總結出后續(xù)車輛裝配的管控方法，具體如下：

1）裝車之前零部件必須配備檢測報告，并進行合格率分析。2）白車身與懸架連接的關鍵點三坐標掃描必須合格。3）懸架在分裝過程中嚴格使用工裝夾具。4）車輛裝配后進行底盤關鍵硬點的測試掃描工作。5）測量四輪定位之前必須進行整車應力釋放。