基于整车道路试验的某车型姿态衰减研究

张燕冲 温镇雄 田川超 郑小洪 李林海

摘  要：本文基于某前麦弗逊后多连杆悬架型式车型整车道路强化试验姿态衰减结果，利用最小二乘法对整车姿态衰减进行曲线拟合，总结了该悬架型式车型整车姿态衰减的一般规律，同时通过扫描整车硬点的方法分析出整车姿态衰减的影响因素。对整车设计开发阶段整车姿态的设定具有指导意义。

关键词：道路试验;姿态衰减;最小二乘法;曲线拟合

中图分类号：U467.1    文献标识码：A    文章编号：1005-2550（2019）04-0057-03

Abstract： According to the least square curve fitting method，this paper concludes the law of vehicle attitude attenuation，as well as analyzing influence factors by hard point scanning，Which is based on vhicle with before the adoption of Mcpherson，after the multi-link indipendent suspension strengthing road test. The above has directing significance to vehicle development.

前言

整车姿态不仅影响整车美观，而且对整车通过性、悬架性能、乘坐舒适性及操控稳定性等有直接影响。整车姿态一般指车辆基于地面在各载荷状态下的车身与轮系离地高、腰线等与整车的比例关系等[1]。其中车身轮眉离地高一定程度上能够反映整车姿态的变化情况，本文所指整车姿态即车身轮眉离地高。整车姿态随车辆里程会出现一定程度衰减，衰减规律与车辆悬架型式密切相关。前麦弗逊后多连杆型式悬架因兼顧维护成本、舒适度和操控稳定性等优点，广泛应用于前置前驱车型。本文通过监测某前麦弗逊后多连杆悬架型式车型（后文以A车型替代）在整车道路强化试验过程中姿态衰减情况，利用最小二乘法对所监测的试验数据进行曲线拟合，总结该前麦弗逊后多连杆型式车型整车姿态衰减的一般规律。同时通过试验前后整车硬点扫描对比，找出对整车姿态衰减的影响因素。

1    整车姿态测量

对承载式车身汽车取前下地板某段平面作为XY平面，地面线与XY平面之间的夹角即为整车姿态角，整车姿态角在数模中容易测量出。但实车测量时该角度很难检测，因此一般通过测量某底盘件的最小离地间隙或轮眉离地高度来监控整车姿态，轮眉离地高是指过轮心沿Z向轮眉下沿到地面线间距离。该方法可快速批量地对样车姿态进行测量[2]。

本文以轮眉离地高作为整车姿态衰减研究对象。根据道路强化试验特点，试验全程满载，各里程监测节点监测方法参照整车姿态测量方法[3]进行监测。

2    整车姿态监测结果

2.1   最小二乘法曲线拟合

最小二乘法曲线拟合是一种数学优化技术，它通过最小化误差的平方和寻找曲线的最佳函数匹配。曲线拟合大致可以分为3个步骤：第1步，将监测数据标注在所建坐标系中;第2步，根据步骤1绘制的图形选择合适的数学模型进行拟合;第3步，确定数学模型参数，求出数学模型[4]。整车姿态随试验里程变化呈非线性，通过最小二乘法曲线拟合研究整车姿态变化的一般规律。

2.2   试验数据处理

本次共研究5个试验样本S1～S5，每个试验样本监测14个试验里程节点，各节点监测数据在坐标系中标记，其结果如图1～图4所示。其中FLj、FRj、RLj、RRj（j=1，2，3，4，5）分别表示左前、右前、左后、右后轮眉离地高变化量。

由图1～图4可知各样本同一轮眉离地高除少数奇异点外，变化趋势基本一致。前轮眉离地高变化量较小，对整车通过性、操控稳定性等影响也较小。因此以后轮眉离地高作为曲线拟合对象。以各样本同一轮眉变化量均值与里程关系

3    整车姿态衰减影响因素分析

以各样本左后轮眉离地高为例，通过试验前后对各样本整车姿态硬点进行扫描解析，找出影响后轮眉离地高变化的零部件或系统。影响后轮眉离地高的整车各参数如图7所示：

其中H为轮眉至轮心Z向高度;a为轮眉至车身纵梁下表面高度;b为纵梁至弹簧上安装托盘下表面高度;c为弹簧上安装托盘至下摆臂弹簧处高度;d为下摆臂外点至轮心高度;e为下摆臂弹簧处至下摆臂外点高度。各参数及对应零部件对各样本左后轮眉离地高影响量均值如表1所示，其中弹簧及减振器由于下摆臂各支点杠杆关系，对轮眉离地高影响需乘以系数1.53。本文所研究的A车型后轮眉离地高影响因素中，弹簧、弹簧橡胶垫片及减振器为主要影响因素（占比62%）。

4    结论

整车姿态随试验里程的衰减受车身及悬架零部件影响，其中悬架弹簧、弹簧橡胶垫片和减振器为主要影响因素。在整车道路强化试验中A车型前轮眉离地高随试验里程变化不明显，后轮眉离地高在试验里程前3500km呈快速衰减趋势，3500km～10000km缓慢衰减，之后趋于稳定。在设计开发阶段设定整车姿态时应考虑整车衰减规律。通过提高零部件的技术要求及控制后轮眉离地高度，避免衰减后与设计目标产生较大差异。

参考文献：

[1]王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]罗文水，凌红芳，王 师，马传帅.乘用车整车姿态设定及控制方法研究[J].机电工程技术，2014，43（08）：116-122.

[3]程康，宋发宝，孙時，孙琼.乘用车整车姿态设计与达成研究[C].中国汽车工程学会年会论文集，2015：2087-2089.

[4]吕喜明，李明远.最小二乘曲线拟合的MATLAB实现[J].内蒙古民族大学学报，2009，24（2）.

[5]王新，李衡辉.某车型整车姿态分析[J].汽车科技，2009（3）：27-31.