懸架K&C特性參數在車輛開發中的應用研究

藍賢清 賀繼齡

摘 要：經試驗臺測得車輛在各狀態各工況下的懸架K&C特性參數，在新車型開發過程中有著重要的參考和指導作用。文章以K&C特性參數在整車姿態角的確定及前后懸架偏頻的平衡計算為例，通過懸架下行程參數等效到車輛從空載到滿載狀態懸架壓縮量，結合軸距計算車輛從空載到滿載時整車姿態角差值，用于指導總布置及造型設計;通過懸架剛度和簧上質量參數計算得到懸架偏頻，并結合軸距參數對特定車速下前后懸架的偏頻進行平衡匹配，以減小車輛通過突起障礙時的角振動從而改善乘坐舒適性，用于指導懸架設計及動力學性能開發。

關鍵詞：K&C特性;整車俯仰角;懸架偏頻

中圖分類號：U461.4 ?文獻標志嗎：A ?文章編號：1671-7988（2020）16-130-04

Abstract： The K&C characteristic parameters of vehicle suspension measured by specialized K&C test-bed under all kinds of states and working conditions， is very important in vehicle development. In this paper， using suspension K&C charac -teristic parameters， take the vehicle pitching angle calculation and suspension ride frequency matching as example. Through the equivalence of suspension down stroke parameters to suspension compression from curb load to GVW state， combined with wheelbase to calculate vehicle pitching angle deviation， which can be used to guide the general layout and modeling design. Using suspension stiffness and sprung mass to calculate front and rear suspension ride frequency， then balanced match them combined with wheelbase under a specific speed， so as to reduce the angular vibration when the vehicle passes through the bump obstacle to improve the ride comfort， which can be used to guide the suspension design and dynamic performance development.

Keywords： K&C characteristic; Vehicle pitching angle; Suspension ride frequency

CLC NO.： U461.4 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-130-04

前言

懸架K&C特性包含K特性和C特性。K特性表示懸架的幾何運動學特性，指車輪在垂向往復運動過程中、由于懸架導向機構的作用而導致車輪平面和輪心處產生角位移和線位移變化的特性，刻畫的是車輪運動過程中懸架幾何參數的變化;C特性表示懸架彈性運動學特性，指地面作用于輪胎上的力（力矩）所導致的車輪平面和輪心處產生角位移和線位移變化的特性，刻畫的是懸架在受力（力矩）條件下的彈性變形[1]。

懸架K&C特性作為一項重要的系統總成外特性，在車輛懸架系統設計以及整車動力學性能開發等各個方面均有著至關重要的參考和指導作用，涉及整車V型開發流程的前期至中后期，包括：

（1）在整車開發前期階段，了解對標車或競品車懸架系統架構，例如整車姿態、轉向行程、車輪轉角、方向盤轉角、懸架剛度、側傾梯度、軸荷輪荷分布等[2]。

（2）在懸架系統動力學仿真分析中，建立懸架動力學模型進行K&C仿真，通過同等工況下仿真與試驗數據對比，以驗證仿真模型的準確性。

（3）用懸架系統級指標表征整車級動力學性能，通過同類型同等級車型K&C特性參數對比分析，找出懸架K&C特性的共同點及變化趨勢，為快速開發新車型提供便利。

（4）在車輛開發中后期的樣車底盤調校階段，為調校大方向的把控、調校樣件的安排、調校方案的制定等提供客觀試驗參數支持[3]。

1 懸架K&C試驗

1.1 K&C測試臺架

K&C客觀試驗需要在專門的懸架K&C試驗臺架上完成。由于汽車懸架系統及轉向系統結構的復雜性，各種運動之間存在較強的耦合性，力（力矩）的作用存在一定的非線性，僅用傳統理論計算或者仿真分析難以獲得精確的數學模型，因此通過K&C測試臺架將汽車懸架及轉向系統當作黑箱，以作用在輪胎上的位移或力（力矩）作為激勵使得懸架產生相應的運動或運動趨勢，由各類傳感器測量車輛的運動學及彈性運動學參數，試驗結果可靠性較高[4]。

現階段常用的K&C試驗臺架品牌主要有MTS或ABD，這兩者的K&C試驗臺架的原理及結構基本是一致的，都是由基座及車身固定模塊（包括車輪支撐平臺和車身夾持平臺），加載模塊（包括轉向及制動執行器），測控系統（包括位置傳感器、力及力矩傳感器等）、用戶交互界面等四大部分構成。兩者主要不同點在于垂向運動的施加方式，如圖1，MTS采用固定車身夾持平臺、從車輪支撐平臺施加載荷和位移;而ABD則固定車輪支撐平臺、從車身夾持平臺施加載荷和位移。