悬架侧倾中心分析及其在底盘调校中的应用

孟开

[摘 要]当汽车行驶在颠簸的路面上或曲线行驶时，由于左右两侧车轮的垂直载荷出现变化，汽车将发生侧倾，这时即使方向盘转角固定不动，因为前悬架导向杆系和转向杆系的运动及变形，转向总成也会绕主销小角度转动，引起前轮转动而损害汽车的操纵稳定性。本文就悬架侧倾中心分析及其在底盘调校中的应用进行探讨。

[关键词]悬架 倾侧 底盘调校

中图分类号：U73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0225-01

引言

悬架K&C特性的研究为悬架的合理设计、底盘性能调校、整车操纵稳定性等提供重要的理论支持及试验依据。随着计算机仿真技术及新的试验测量技术的发展，运用ADAMS/Car、Carsim等动力学软件进行仿真分析预测汽车操纵性，以及通过K&C试验台检测影响车辆操纵性的特性已变得可行，两者结合使得底盘开发更加科学有效。

一、悬架K&C

1.1悬架K&C概念

悬架K&C是 指 悬 架 运 动 学 与 弹 性 运 动 学（Kinematics & Compliance，简称K&C）的总称，悬架运动学描述的是车轮在弹簧变形和转向时的运动，是指当汽车车轮上下移动时，车轮定位参数、悬架刚度、侧倾刚度等参数相应的变化关系。而弹性运动学则是指在考虑橡胶衬套等弹性连接件对悬架性能影响的情况下，描述轮胎和路面之间的力和力矩引起的车轮定位参数、车身姿态、悬架刚度等参数的变化关系。

1.2悬架K&C试验台

悬架K&C试验台按同时可测车轴数可分为单轴式和双轴式。按运动方式的不同可分为两种类型：一种是将轮胎胎垫固定在水平面上，车身翻转或者水平垂直运动；另一种是将车身水平固定，轮胎胎垫按要求进行水平、垂直和扭转运动。无论使用哪种方法，轮胎胎垫必须能够以一种可控的方式进行水平或垂直移动。 K&C试验台所配置的仪器必须可检测轮胎接触面所有的力和力矩以及车轮和车身之间的相对位移与方向，同时，必须保持高精度的测量，因为微小的变化都会影响操纵性，这大约需要200个数据通道来采集车辆特性。图1为某双轴悬架K&C试验台。

1.3 K&C试验台的应用

悬架K&C试验台是测试悬架系统特性的试验台架，在底盘开发中起着重要作用。在底盘开发前期，测量对标车型的悬架K&C特性参数为新车型悬架K&C特性目标确定以及详细设计提供帮助。在新车型开发后期，测量样车的悬架K&C特性参数，验证设计阶段模型的精确性，有利于所设计车型在开发过程中对整车性能进行分析、调校和优化，以及对各系统和总成进行性能匹配。悬架K&C特性试验研究还为悬架K&C特性的理论研究提供精确的试验数据，为汽车操纵稳定性模型提供可靠的数据支持以保证模型能够精确地预测汽车的动力学性能，从而有利于减少整车试验，缩短底盘的开发周期，优化底盘性能，可以说底盘的开发离不开悬架K&C特性的研究。利用悬架K&C研究可使汽车操纵稳定性与行驶平顺性实现最大化。

二、悬架K&C试验及主要测量参数

悬架K&C试验是将车身用夹具固定在一个参考平面上，通过轮胎接触区与车身的相对偏转量来模拟车辆悬架系统在实际工况下的变形和扭曲，测量相关参数的变化特性，被测参数包括前束角、外倾角、悬架刚度、侧倾刚度、轴距、轮距等，通过这些参数可以直接或间接反映汽车的操纵稳定性能。K&C试验台尽管与车辆动力学非常接近，但并不是真正的动态测试台。 K&C试验台是准静态加载，所有载荷与位移加载非常缓慢，可忽略惯性力、阻尼力，这样就能确定力与悬架位移、摩擦的关系。

试验台可进行多种悬架K&C特性试验研究，主要包括以下项目：车轮跳动试验、侧倾试验、纵向力柔度试验、侧向力柔度试验、回正力矩加载试验和转向系统特性试验。

2.1轮跳试验

轮跳试验是指车辆在指定的载荷状态下，锁止方向盘和制动踏板，通过控制K&C加载台在指定范围内上下垂直移动，模拟车轮跳动运动工况（如图1所示），测试车轮定位参数变化量、悬架刚度、轮胎垂直刚度等。测试的主要参数如表1所示。

2.2侧倾试验

侧倾试验与车轮跳动运动学试验内容相似，只是垂直载荷加载系统反向动作，模拟汽车侧倾运动工况（如图2所示）。侧倾试验可以得到悬架侧倾刚度、前束特性、侧倾中心高度等（见表2）。通过反向轮跳前束特性可以反映车辆的转向特性，与汽车的不足与过度转向密切相关，是评价操控性的重要参数。

2.3侧向力试验

侧向柔度试验是在指定的车辆载荷状态下，锁止转向盘和制动踏板，在轮胎接地印迹处加载侧向力，测试车轮定位参数的变化量以及悬架的侧向刚度等（见表3）。

2.4纵向力试验

纵向柔度试验与侧向柔度试验类似，只是加载同向或反向纵向力，测试车轮定位参数的变化量及悬架的纵向刚度等。

2.5转向系统特性试验

转向系统特性试验是将车身底盘固定，允许转向轮在轮胎接托盘上无摩擦旋转、纵向、侧向移动，方向盘通过装置控制在其全行程内缓慢转向。测量的参数包括转向系统角传动比特性、转向系统干摩特性、阿克曼百分比特性、外轮转弯直径特性等。

三、结束语

利用K&C试验台与虚拟样机技术结合，有助于缩短汽车底盘开发周期，降低开发成本，优化底盘性能，为汽车底盘自主研发提供了一种更有效的途径。

参考文献

[1]刘一夫，朱茂桃，陈阳，樊婷，秦少隽.横向稳定杆对整车侧倾及纵倾特性的影响[J].机械设计.2013（02）.

[2]刘伟，李健，王金洋.基于ADAMS/CAR的麦弗逊式悬架的建模与仿真[J].机械.2012（10）.