基于前横向稳定杆的K&C性能研究

2023-10-21张红胡斌李政

时代汽车 2023年18期

张红　胡斌　李政

摘要：文章基于前横向稳定杆在整车的功能，分别对车辆在不安装前横向稳定杆和安装前横向稳定杆两个状态下进行了K&C性能试验，研究了前横向稳定杆对悬架K&C性能的影响。对比试验结果表明，前横向稳定杆对车辆前悬架侧倾刚度、侧倾工况悬架刚度、侧倾中心变化梯度和轮距变化梯度影响较大，对侧倾中心高、前束角梯度和外倾角梯度影响较小。

关键词：横向稳定杆 K&C性能侧倾工况对比试验

1 引言

横向稳定杆的作用是提高悬架侧倾刚度，影响悬架K&C性能，即悬架几何运动学与弹性运动学特性，在车辆转弯时降低车身侧倾，从而提高车辆的操纵稳定性和安全性，对于整车无论是转弯性能还是直线性能都具有决定性影响[1]。基于此，笔者运用K&C对比试验的方法，研究了车辆前横向稳定杆对悬架K&C性能的影响。

2 悬架侧倾角刚度对左右侧车轮垂直载荷影响

整车侧倾角刚度为前后悬架侧倾角刚度的总和，侧倾角刚度的大小及其在前、后轮的分配，对车辆侧倾角的大小及车辆稳态响应特性有一定影响[2]。悬架系统总侧倾刚度按式1进行。

式中：K1-弹簧垂直刚度；K2-横向稳定杆刚度；B-轮距； C-悬架总侧倾刚度。

车辆侧倾时的左右轮垂直载荷的再分配，可简化为图1所示的模型。结合力矩平衡原理，联立公式2～公式6可知悬架产生的侧倾刚度引起左右车轮的载荷再分配，左右轮荷差值 ΔW 变化，进而影响轮胎侧偏刚度大小[3]。

式中：

-悬架作用于车厢的恢复力矩；

Φ-侧傾角；

a-质心距前轴或后轴距离；

L-前后轴轴距；

H-簧载质量质心离地面高度；

h1-前或者后侧倾中心离地面高度；

-作用于质心位置的向心力；

-前、后非簧载质量产生的向心力；

-左、右轮胎垂直反力的变动量；

-静止状态时左、右车轮的地面垂直反力；

-侧倾后左、右车轮的地面垂直反力。

3 K&C性能对比试验

为了更好研究车辆前稳定杆对K&C性能的影响，选取了市场上某款中大型纯电轿跑车型进行实车K&C性能测试，试验工况分别为无稳定杆状态下的侧倾运动试验和有稳定杆状态下的侧倾运动试验，对比试验情况如下。分别对车辆在安装前横向稳定杆和不安装前横向稳定杆两个状态下进行了K&C性能试验。由于稳定杆主要影响车辆在侧倾运动工况下的K&C特性，所以在此仅做了侧倾运动对比试验。

3.1 试验车辆基本信息

3.2 K&C测试设备及工况

本次对比试验在ABD-K&C试验台上完成，K&C测试设备坐标系定义如下：

车辆坐标系：试验坐标系遵守右手定则，箭头方向为正方向，如图２所示。X 轴平行于地面指向车头前方，Z轴垂直于地面指向上方，Y 轴指向驾驶员左侧。

坐标原点定义：相对于中央平台，原点位于中央平台平面的几何对称中心［4］。

本次对比试验选取的是受稳定杆影响较大的侧倾运动试验工况，侧倾运动试验是垂直载荷加载系统反向动作，通过试验可以得到悬架侧倾刚度、悬架刚度、侧倾中心高、侧倾中心高变化梯度、前束角梯度、外倾角梯度、轮距变化梯度等性能参数［5］。具体试验工况信息如表2所示，2组试验工况仅有稳定杆安装与否为唯一个变量。

4 前横向稳定杆对K&C试验结果影响分析

侧倾运动试验侧倾刚度结果如图4所示：

无稳定杆状态下车辆前悬侧倾刚度为-855.1Nm/deg；

有稳定杆状态下车辆前悬侧倾刚度为-1507Nm/deg；

变化性率为76.24%，分析结果可知，稳定杆对车辆侧倾工况下前悬侧倾刚度影响很大。

侧倾运动试验悬架刚度结果如图5所示：