淺談K&C 試驗臺的特性及應(yīng)用

劉 通，何 龍

（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110023）

由于汽車在機(jī)動性、隨機(jī)性和穩(wěn)定性等方面的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為重要的交通工具。隨著汽車占有率的提高，公共交通安全已經(jīng)成為一個廣泛關(guān)注的社會問題。汽車操縱穩(wěn)定性不僅影響汽車駕駛的輕便性，更是涉及車輛安全性的一個重要性能。

近年來，有關(guān)操縱穩(wěn)定性能的研究文章很多，但普遍集中在理論、試驗方法研究，基于懸架K&C 性能分析和預(yù)測、改進(jìn)比較少。本文通過K&C 試驗臺的組成、工作原理、特性分析等綜合評價整車的基本動力學(xué)性能，進(jìn)而協(xié)助完成目標(biāo)設(shè)定、目標(biāo)改進(jìn)和整車操縱穩(wěn)定性能優(yōu)化提升等工作[1]。

1 K&C 試驗臺介紹

1.1 汽車懸架K&C 概述

懸架K&C 特性包括懸架運(yùn)動學(xué)（Kinematics）及彈性運(yùn)動學(xué)（Compliance）[2]。

懸架運(yùn)動學(xué)特性是指車輪發(fā)生垂直位移時，車輛定位參數(shù)、懸架剛度和側(cè)傾剛度等參數(shù)相應(yīng)的變化關(guān)系。

懸架彈性運(yùn)動學(xué)是指在考慮襯套變形情況下，輪胎和路面之間力和力矩引起的車輪定位參數(shù)、懸架剛度等參數(shù)的變化。

1.2 K&C 的功能

（1）前期開發(fā)階段確定好懸架系統(tǒng)的樣式；

（2）可以根據(jù)試驗數(shù)據(jù)驗證動力學(xué)模型；

（3）在最后樣車試制階段，輔助調(diào)校工作。

1.3 K&C 的試驗設(shè)備

K&C 試驗臺主要包括加載機(jī)構(gòu)、測量機(jī)構(gòu)、操作臺和操作軟件等部分，在采集完試驗數(shù)據(jù)后，通過后處理軟件對各參數(shù)進(jìn)行解算[3]，進(jìn)而輸出涵蓋懸架各種參數(shù)指標(biāo)的報告。工作場景見圖1。

圖1 K&C 試驗臺工作間

2 試驗方法及參數(shù)

2.1 試驗方法

試驗臺從開始到結(jié)束，要經(jīng)過一系列的操作，具體包括試驗臺開啟、加載墩“0”位調(diào)整、過橋板安裝、試驗車裝夾、輪胎對中及固定、試驗車加載、試驗車制動、車輛信息建立、傳感器清零、測量臂連接、試驗過程、試驗車拆卸、試驗結(jié)束等環(huán)節(jié)。

2.2 試驗工況

K&C 試驗臺核心的工況見表1。

表1 K&C 試驗臺工況

這里需要注意以下幾點(diǎn)：

(1)墊滑盤不要自動解耦；

(2)縱向?qū)χ屑虞d后一定要重新校對；

教師利用多媒體構(gòu)建課堂情境，將抽象性的物理知識，以圖片、視頻等方式直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，從而有效訓(xùn)練學(xué)生的物理思維，全面提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)質(zhì)量。比如說，教師在講解《生活中的透鏡》時，可以利用多媒體，將生活中透鏡的相關(guān)圖片、視頻資料具體展示給學(xué)生。方便學(xué)生對透鏡內(nèi)容形成深刻了解，加深學(xué)生的直觀印象。教師可以向?qū)W生展示“望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、手表蒙子、老花鏡、汽車后車鏡……”教師利用多媒體構(gòu)建課堂情境，讓學(xué)生能夠?qū)ν哥R內(nèi)容形成深刻認(rèn)知，從而加深學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的認(rèn)知。

(3)試驗前要制動，控制縱向位移變化；

(4)在卸載步驟中，要邊消側(cè)向力邊卸載。

2.3 主銷參數(shù)解算概述

在車輪定位中，主銷作用至關(guān)重要[4]。主銷定位參數(shù)主要包括主銷后傾角、內(nèi)傾角和偏移距，其計算公式如下：

式中：

γl、γr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后車輪外傾角；

θCl、θCr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后車輪轉(zhuǎn)動角；

KXl、KXr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后名義印跡中心縱向位移；

KYl、KYr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后名義印跡中心側(cè)向位移；

WXl、WXr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后輪心縱向位移；

WYl、WYr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后輪心側(cè)向位移；

δ 為車輪轉(zhuǎn)向角，越小越好。當(dāng)轉(zhuǎn)角為零時，相當(dāng)于求相應(yīng)數(shù)據(jù)曲線的導(dǎo)數(shù)。

rσ為主銷內(nèi)傾矩；rτ為主銷后傾矩；ra為輪心主銷內(nèi)傾矩；nτ為輪心主銷后傾矩。

3 試驗應(yīng)用

在某項目競品車型測試中，為了獲取該車型的懸架剛度，在平行輪跳工況下，通過給輪胎施加垂向位移，可以測得輪心處的垂向力，進(jìn)而求得懸架剛度，為懸架設(shè)計提供依據(jù)。前后懸架平行輪跳工況試驗圖分別見圖2 和圖3。

圖2 前懸架平行輪跳工況

圖3 后懸架平行輪跳工況

圖2 中，通過前輪平行輪跳工況試驗并經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合，計算得前懸架剛度為32 N/mm[5]。

圖3 中，通過后輪平行輪跳工況試驗并經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合，計算得后懸架剛度為22 N/mm。

懸架剛度計算只是K&C 試驗臺試驗得到的一個參數(shù)，除此之外，還可以根據(jù)需要測算出很多底盤及整車需要的其他性能參數(shù)和指標(biāo)[6]。

4 結(jié) 論

本文基于懸架K&C 試驗臺分別進(jìn)行了綜合概述、試驗設(shè)備、工況、參數(shù)解算及實際應(yīng)用舉例。具體研究表明：

(1)K&C 試驗臺以其加載機(jī)構(gòu)、測量機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)；輔助以接近實車狀態(tài)的必要操作，是取得懸架試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

(2)K&C 試驗臺強(qiáng)大的后處理以及基于懸架參數(shù)的圖形特性對比功能，為各個項目前期整車開發(fā)及后期調(diào)校提供了重要的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。