悬架系统KC特性综述_资料下载.pdf

1、国外在这方面展开了较多的研究，国内相对较晚。在高校，郭孑L 辉院士在该方面有过较为系统的研究，率先在吉林大学自主研发了悬架K&C 试验台，并在自主企业开始运用。在企业，泛亚是国内最早也是唯一一个引入K&C 试验台的汽车研发中心，已经完成近百款车型的K&C 试验，支持完成数十个平台的底盘开发和调试，建立了一整套试验方法和试验数据库。国内关于悬架的研究非常多，从被动悬架到主动悬架，从仿真计算到数值模拟，从麦弗逊悬架到多连杆悬架，无所不有无所不包，但都没有回答一个问题，那就是怎样评价悬架。本文以攻读硕士和博士期间的研究成果为基础，结合泛亚工程开发经验，将对这一问题进行论述。主要回答：什么是悬架系统的

2、K&C 特性?为什么要研究K&C?怎样研究以及如何评价K&1悬架系统的K&C1 1 什么是K&K 代表英文K i n e m a t i c s，即不考虑力和质量的收稿日期：2 0 0 9-0 3 3 0上海汽车2 0 0 9 0 8运动，而只跟悬架连杆有关的车轮运动；C 代表英文C o m p l i a n c e，也就是由于施加力导致的变形，跟悬架系统的弹簧、橡胶衬套以及零部件的变形有关的车轮运动。C 试验就是在台架上模拟道路激励导致的悬架运动。近年来，随着计算机仿真技术的发展，已经可以运用软件对悬架系统K&C特性进行仿真，仿真结果已经能够较好地和试验结果相吻合。1 2K&C 的功能目前

3、在泛亚进行整车开发时，K&C 特性试验和研究已经成为不可缺少的一部分，通过K&C 特性的研究，可以起到如下作用：（1）整车前期开发阶段悬架系统的架构；（2）在虚拟评审阶段验证悬架和整车动力学仿真模型；（3）在逆向设计和对比车型的研究中，进行竞争车型调查研究；（4）在样车试制的各个不同阶段，支持底盘调试工作。1 3K C 试验设备典型的K&C 试验台分为单轴和双轴，双轴可以一次完成前后悬架的测试，单轴则需要前后悬架分开测试，但测试结果完全相同。试验前将车身用夹具固定，四个车轮停放在四个可上下、左右、前后运动以及转动的浮动托盘上，并在四个车1 9 万方数据轮上安装传感器。试验时，对四个车轮下的托盘

4、施加运动或转动，通过车轮上安装的传感器测量悬架系统的各个参数。试验结束后对测试结果进行相应的后处理即可得到完整的悬架K&C 试验报告，美国通用称之为整车操纵性文件，可以看出该性能对操纵稳定性的重要程度。2K&C 试验方法及测试参数悬架系统K&C 试验主要分六个方面：垂直加载试验、侧倾试验、侧向力试验、回正力矩试验、纵向力加载试验、转向几何特性试验。接下来以单轴试验台架为例对六个方面进行简要叙述。2 1 垂直加载试验双轮同时同向往复运动，如图1 所示。加载范围：最小轴荷5 0 0N 到2 5 倍或2 9 倍轴荷。表1 是该试验的主要测试参数及定义。图1 垂直加载试验示意图表1 垂直加载试验测试参

5、数及定义垂直加载测试参数定义前束角变化轮胎接地点垂直位移和车轮转角关系外倾角变化轮胎接地点乖直位移和车轮外倾角关系后倾角变化轮胎接地点垂直位移和后倾角关系悬架刚度车轮中心垂直位移和垂向力关系轮胎径向刚度轮胎静载半径和垂向力关系轮胎接地点垂直位移和车轮中心纵向变车轮中心纵倾变形形关系2 2 侧倾试验通过给定的侧倾角驱动车轮接地面往复运2 0 动，保持接地平面水平以及载荷不变，如图2 所示。表2 为侧倾试验的主要测试参数及定义。图2 侧倾试验示意图表2 侧倾试验测试参数及定义侧倾试验测试参数定义侧倾转向侧倾角和车轮转角关系侧倾外倾侧倾角和车轮外倾角关系侧倾后倾侧倾角和后倾角关系侧倾刚度侧倾角和侧倾

6、力矩天系2 3 侧向力试验同时同向对两轮加载侧向力，调整轮胎接地面垂直以保持车轮中心在同定高度上，试验方法如图3 所示。每个轮胎上轮胎接地面加载+一2 5 0 0N。表3 为侧向力加载试验的主要测试参数和定义。侧向图3 侧向力加载试验示意图2 4 回正力矩试验同时同向对两轮加载回正力矩，该试验的目上海汽车2 0 0 9 0 8万方数据表3 侧向力加载试验测试参数及定义侧向力加载测试参数定义侧向力变形轮胎接地点侧向力和车轮中心侧向变形侧向力转向轮胎接地点侧向力和车轮转角侧向力外倾轮胎接地点侧向力和车轮外倾轮胎侧向刚度轮胎侧向变形和侧向力关系接地点侧向力变形轮胎接地点侧向力和侧向力变形关系的是研究

7、车轮受到回正力时悬架系统的性能。试验如图4 所示。每个轮胎上轮胎接地面加载+一1 5 0N m。表4 为回正试验主要测试图5 纵向力加载试验示意图参数及定义。图4回正力矩试验示意图表4回正试验测试参数及定义l 回正试验测试参数定义II 回正力矩转向轮胎接地点同正力矩和车轮转角关系ll 回正力矩外倾轮胎接地点回正力矩和车轮外倾角关系I2 5 纵向力试验同时同向对两轮加载纵向力。主要测试悬架系统在受到纵向力之后的性能，试验如图5 所示。在进行纵向力试验时由于受到轮胎和托盘表面摩擦力的制约，纵向力很难加载到较大范围，悬架变形只能在线性范围内很难到达非线性区域。所以为了考察非线性区域特性，需要通过夹具

8、将车轮和托盘固定，从而满足大纵向力加载的要求。纵向力试验主要测试参数及定义见表5。2 6 转向系统几何测试手动转动方向盘，测量转向主销各参数。车轮转动+一5 0。主要测试结果见表6。上海汽车2 0 0 9 0 8表5 纵向力加载试验测试参数及定义纵向力加载测试参数定义制动力或牵引力变形轮胎接地点纵向力和车轮中心纵向变形制动力或牵引力转向轮胎接地点纵向力和车轮转角制动力或牵引力后倾轮胎接地点纵向力和后倾角制动力外倾轮胎接地点纵向力和车轮转角关系制动力抗点头和轮胎接地点纵向力和垂向力关系牵引力抗抬头表6 转向系统几何测试参数及定义转向系统几何测试参数定义主销后倾角车轮转角和主销后倾角关系主销内倾角

9、车轮转角和主销内倾角关系主销内倾内置量车轮转角和轮胎接地点纵向变形主销后倾偏置量车轮转角和轮胎接地点侧向变形关系主销拖距车轮转角和胎接地点变形关系3K&C 参数评价以某车型开发为实例，对前、后悬架主要K&C特性参数的最优设计范围进行概括，见表7 和表8，分K 和C 两个方面。上面关于某轿车前后悬架K&C 参数的最优设计范围，主要基于所开发的特定车型。该结果对其它车型具有一定的参考价值，但具体车型还需要具体对待。4结语本文对影响整车操纵稳定性的悬架K&C 特性进行了论述。阐述了K&C 试验方法及所测试2 1 万方数据表7 某轿车前悬架K&C 参数最优设计范围前悬架K&C 参数最优设计范围K 运动

10、学参数）静态前束角（o）一O 2 0 0 2 0静态外倾角（o）一0 5 0主销后倾角（。）5主销内倾角（o）1 3主销内倾内置量（m m）2 0偏频（H z）1 1 5 1 2 5侧倾转向（）3 7侧倾中心高度（a m）7 0 一1 1 2侧倾中心高度变化（r a m r a m）一2 5 2 5C（弹性运动学参数）侧向力转向（o k N）0 0 0 0 I侧向力外倾（。k N）O 2 0侧向力变形（。k N）=5制动力或牵引力转向（。k N）一0 1 0 一O 0 5制动力或牵引力后倾（。k N）一0 2 5侧向力变形（m m k N）2制动力或牵引力变形（m m k N）3 4制动力或牵

11、引力转向（o k N）0 o o 一一0 0 5回正力矩转向（。k N）0 8参数，以某轿车开发为实例，提出了较为全面的悬架系统K&C 特性参数最优设计区域，为K&C 特性参数的评价和整车操纵稳定性的设计提供了依2 2 据。由于K&C 特性参数之间互相关联，加上整车操纵稳定性的复杂性和车型的多样性，该评价体系只可作为新车开发时的参考，在对具体车型进行悬架和整车操纵稳定性开发时，还需要进行具体调试。参考文献1H B P a e e j k a S i m p l i f i e da n a l y s i so fs t e a d ys t a t et u r n i n gb e h a

12、 v i o ro fm o o rv e h i c l e，P a r t1：H a n d l i n gd i a g r a mo fs i m p l es y s t e m，V e h i c l eS y s t e mD y n a m i c s，1 9 7 3（2）2【德 M 米奇克著，陈荫三译汽车动力学c 卷（第二版）M 北京：人民交通出版社，1 9 9 7 3 郭孔辉汽车操纵动力学 M 北京：吉林科学技术出版社，1 9 9 1 4 蔡章林，宋传学，安晓鹃车辆稳态同转特性的虚拟仿真 J 吉林大学学报（工学版），2 0 0 6（3）5C a iZ h a n g l i

13、 n，S o n gC h u a n x u e，A nX i a o j E l a ne t c V i r t u a lS i r e R l a t i o nR e s e a r c ho nV e h i c l eR i d eC o m f o r t J S A Ep a p e r，2 0 0 6 0 1 6 宋传学，袁鸿，蔡章林基于多体系统动力学的悬架虚拟样机库 J 吉林大学学报（工学版），2 0 0 8（5）7 蔡章林动态仿真技术在悬架和整车分析中的应用研究 D 吉林大学硕士学位论文，2 0 0 4 8 蔡章林基于V P D 技术的悬架设计及整车试验优化 D 吉林

14、大学博士学位论文，2 0 0 7 A b s t r a c tH o wt oi m p r o v et h eh a n d l i n ga n ds t a b i l i t yo fv e-h i c l ei saq u e s t i o ni nt h ef r o n to fd o m e s t i ca u t o m o t i v ee n g i n e e r sw i t ht h ed a i l yi n c r e a s i n gr e q u i r e m e n tf r o mt h ec u s t o m e r s I ta l s

15、 or e s t r i c t st h es e l fd e v e l o p m e n ta b i l i t yo fc h a s s i sk e yt e c h n i q u e s S u s p e n s i o ni st h es o u lo fv e h i c l ea sw e l la sh a n d l i n ga n ds t a b i l i t y I ti sn e c e s s a r yt oi n v e s t i g a t es u s p e n s i o ni fy o uw a n tt or e s e a r c hh a n d l i n ga n ds t a b i l i t y，a n di fy o uw a n tt oi n v e s t i g a t es u s p e n s i o ny o um u s tr e s e a r c hi t sK&Cm e t r i c s S ot h ef o l l o w i n gq u e s t i o n sw i l lb ea n s w e r e di nt h i sp a p e r：w h a ti st h eK&w h yd ow er e s e a r c hK