车辆底盘性能调校分析

梁阿南，白艳飞，李波，李国红，齐向阳

北京汽车集团有限公司 北京 101300

车辆底盘性能是汽车设计和使用时需要考虑的重要因素。底盘调校工作与新车的造型设计一样，是一个创造性的过程，底盘性能调校所涉及到的零部件非常多，覆盖悬架系统、转向系统、轮胎及制动等系统。

底盘性能调校的目的

底盘调校就是在有限的成本和资源条件下，整合各个子系统和零部件，协调内部的矛盾以及内外之间的矛盾，通过调校的手段找到各方面性能的最佳平衡点，以满足既定的性能开发目标。

底盘调校过程如木桶原理（见图1）：没有经过调校的样车存在各种各样的短板，例如：过弯侧倾大、高速发飘、过坎太硬、刹车点头大及加速俯仰角大等问题，无法让用户满意。

图1 木桶原理

针对这些问题，底盘调校工程师会通过不断的平衡、优化，最终让车更好开，驾乘更安全、更舒适，这就是底盘调校的目的和意义。

底盘性能调校的基础

要达到底盘性能目标需完成三方面的主要工作：前期基础结构设计、后期底盘调校工作和生产一致性控制。其中，基础结构设计性能贡献占比约为60%，底盘调校约为30%，生产一致性控制占比约为10%。也就是说，基础结构设计是底盘性能达标的前提，底盘调校是性能再拔高的过程，生产一致性控制是底盘性能的最终保障（见图2）。

图2 底盘性能目标

前期基础结构设计主要包括4个方面：

1.底盘平台架构的选择

平台的选择至关重要，不同的平台决定了不同的底盘性能。例如，前轮驱动的车辆过弯加油容易推头，后轮驱动的车辆雨雪天气加速容易出现甩尾；后轴荷载比例过大容易造成平衡不足；转向度过小导致车辆稳定性降低；质心位置过高会造成过弯容易侧翻。又如悬架形式采用多连杆操控和舒适性比扭力梁会好，多连杆悬架又分三连杆、四连杆和五连杆，每种结构带来的特性都将不同，在前期开发阶段要做好充分的对标研究，才能为后期的调校工作打下坚实的基础。

2.汽车造型设计

汽车造型对车辆操控稳定性能的影响可以概括为两个方面：一是汽车垂向空气动力学对车辆正压力（浮力）的影响；二是汽车侧向空气动力学即对横风稳定性的影响（见图3）。

图3 汽车造型

（1）对汽车垂向稳定性的影响 有用户反馈在高速驾驶某些车辆时会有发飘感，觉得很危险，这里除了有底盘抓地能力不足原因，还有很大一部分原因是汽车的浮力过大，即正压力过大。

上浮力要尽可能小，通过扰流板、尾翼、导流槽及侧裙等合理设计可以改变浮力的大小。

另外，车辆前、后端的上浮力比例关系也会影响车辆的稳定性，一般前后比例尽可能接近1∶1。

（2）对车辆横向稳定性也有影响 车辆高速迎面经过大型车或者一股强风从侧面吹过来时，车辆会晃动，不容易控制，有危险感，这个便是车辆横风稳定性不足的表象。

每辆车都有一个固定的风压中心，其与质心的位置决定车辆的横风稳定性。通过前期的侧面造型优化设计，合理设计风压中心与质心的位置，便可以很好地规避这个问题。

3.车身刚度大小

车身扭转刚度的大小直接影响车辆的平顺性。扭转刚度和局部刚度较小的车会给人一种松散感和廉价感，反之，较高的车身刚度会给用户带来一种整体感和高级感，在早期的设计分析时要做好充分对标研究。

4.座椅的舒适度

隔振过滤能力好、侧向支撑性好的座椅，可以很大程度地提升车辆底盘操稳和平顺性，座椅与底盘性能需同步开发[1]。

底盘性能调校的内容

先确定底盘总体性能目标，将总体性能目标分解成对各零件的设计要求。底盘调校主要涉及悬架系统、转向系统、制动系统及轮胎选型，一般进行两轮调校，在进行第一轮调校之前不要进行K&C试验和操稳试验模底车辆的底盘基本的性能，和调校性能目标相比较，指明调校优化方向，为后续调校准备。

1.悬架系统零部件的平衡调校

悬架系统包含减振器、稳定杆、弹簧、衬套、TOPMOUNT等，占据了底盘调校的大部分零件。螺旋弹簧将路面颠簸能量呈现为正弦波的形式；减振器将正弦波式的能量转化为热能，并逐渐挥散掉；衬套起到隔振过滤功能。

稳定杆扭转刚度对侧倾刚度有直接的影响[2]，在实际底盘调校过程中，通常需要对前后稳定杆反复尝试不同的扭转刚度，与前后悬架良好的侧倾刚度匹配。减振器与弹簧、稳定杆等底盘部件的完美配合能大幅提高操控性与舒适性。每个部件刚度和阻尼的改变会影响到车辆底盘的各项性能，其调校的结果会影响到底盘的操控性、稳定性及平顺性，三者之间相互矛盾，相互制衡。

悬架系统调校的基本思路是：偏操控的车需适当牺牲一点平顺性；偏舒适的车会适当降低一点操控性能。操控性、稳定性、平顺性三者之间如何达到一个完美的平衡，是被动式底盘调校最大的挑战。

2.转向系统零部件的平衡调校

电动助力转向系统（EPS）的调校过程主要是对软件各部分进行匹配调校。例如，通过对EPS基础助力、回正、阻尼以及转动惯量参数的匹配调校，使转向性能达到低速轻便、高速稳重的感觉。这里尤其要关注转向机和电动机摩擦力大小，其对转向的手感会产生较大的影响，所以系统内摩擦需控制在一个较低的范围，才能给用户一个好的转向手感。

3.制动系统及控制系统的匹配

通过基础制动合理的匹配以及ABS、ESP、TCS软件系统的进一步匹配调校，用电子控制系统弥补机械部分的不足，使车辆的操控稳定性得到进一步提升。例如，车辆出现侧滑时，ESP会及时工作，避免车辆进一步失控。

4.轮胎匹配选型

轮胎作为关系到底盘性能的关键零件，其内部有着非常多的矛盾面，要做好滚动阻力、干地抓地力、湿地抓地力、雪地抓地力、振动与噪声等之间性能的平衡。目前通用的方法是根据主观评价结果，对轮胎的结构和配方提出改进建议，再进行新一轮的评价选型。

当今，随着用户驾驶技能以及体验感知的不断提升，特别是5G技术的应用，对车辆底盘性能的要求也越来越高[3]。汽车是个非常复杂的系统，只有各部门各专业通力、紧密合作，通过科学的基础设计，精细的底盘调校，才能全面、高效地打造出完美的底盘性能，给用户更好的驾乘体验。

结语

底盘调校是一项复杂的系统工程，车型的定位、零部件特性、整车载荷等因素都会对调校的风格有影响。随着底盘电控技术、底盘调校技术的发展，底盘性能也会满足越来越多消费者不同的需求。