基于某MPV的懸架調校及仿真驗證研究

紀秀業，丁洋，侯獻曉

（東風汽車集團有限公司技術中心，湖北 武漢 430058）

1 前言

汽車行駛動態動力學的匹配是一個創造性的過程，直至今天，車輛的底盤行駛性能的匹配調校主要依賴主觀評價來完成，通過客觀測試或虛擬計算進行驗證[1-2]。

目前車輛底盤的調校手段主要有兩種，分別為CAE虛擬調校法和實車調校法。其中，CAE虛擬計算法具有高效低成本的優點，在虛擬模型精準建模的基礎上成為調校的必經之路，實車調校法為一直以來依賴較多的主要調校方式。國外貝爾恩德·海森英等在文獻[1]中對行駛性能主觀評價做了詳細講解，國內針對車輛懸架調校以及驗證的文獻較少且無法量化調校結果，本文正是探討了基于主觀評價手段進行的底盤調校匹配，并通過虛擬仿真定性的量化了主觀評價結果，對車輛的懸架系統設計及優化提供必要的工程參考[2-3]。

2 調校必要性

某 MPV的前懸架為麥弗遜式獨立懸架，后懸架為五連桿非獨立懸架，通過主觀評價，以目標車輛為基準，每組 4人分別進行駕駛，用統計的方法最終得出評價結果，如圖 1所示。

圖1 車輛調校前操縱穩定性主觀評價結果

由評價結果可知，某車型的操縱穩定性距離目標車輛差距較大，需要在原車基礎上進行底盤調校，選取車輛的穩定性、側傾控制性能展開集中調校，并經過調校來匹配動態性能的平衡，從而提高整車的性能品質。

3 底盤調校

3.1 底盤調校流程和計算

國內各主機廠底盤調校流程大同小異，該車型的調校流程如圖2所示。

圖2 底盤調校流程示意圖

以目標車輛主觀評價打分結果，并對目標車輛做出底盤性能客觀測試數值后，參考目標車并設定該 MPV底盤性能關鍵項目標帶寬如下表1所示。

表1 整車匹配設計目標數值帶寬

根據原車輛設計軸荷，車輛 K&C試驗數據得到輪胎垂向剛度、懸架乘適剛度，可計算出車輛的前后懸架偏頻，根據公式（1）：

式中：Kφ為懸架側傾角剛度；M為懸架抗側傾恢復力矩；φ為車身側傾角；Kw為懸架線剛度；B為輪距。

根據車輛性能定位及車輛基礎參數，前、后懸架偏頻fn及角剛度Kφ需滿足公式（2）（3）：

根據對應的理論計算，借助相應軟件Adams/car軟件，可適配調校車輛前后彈簧等基礎參數，針對圖1的基礎車主觀評價結果以及公式（2）（3）定義約束，制定初步調校方案后，經過多輪調試，得出重點數值變化點及最終調校值參數如表2、3所示[5-7]。

表2 某MPV前懸架初步調校方案參數明細

表3 某MPV后懸架初步調校方案參數明細

3.2 車輛虛擬樣機仿真驗證

因主觀評價量化的局限性，將調校前某車型進行Adams/car整車動力學建模，模型建成后將調校前車輛的客觀測試數據與仿真模型標定，保證虛擬建模的準確性，后續調整對應的最終調校參數，對調校過程方向進行定性驗證[6]。

3.2.1 車輛操縱穩定性仿真分析驗證

根據《GB/T 6323-2014 汽車操縱穩定性試驗方法》標準中的穩態回轉試驗以及轉向瞬態響應試驗進行整車調校前后性能仿真對比，載荷為兩人載荷狀態，對比結果如下[10]。

圖3 前后側偏角之差仿真曲線

圖4 整車側傾增益仿真曲線

表4 某車型穩態回轉試驗仿真分析數據

圖5 整車幅頻特性仿真曲線

圖6 整車相頻特性仿真曲線

表5 某車型轉向角脈沖試驗仿真分析數據

仿真結果表明，該車輛在調校后不足轉向度、共振峰頻率都有相應提高，車輛側傾角及相位滯后角有所降低，表明該車輛在調校后穩定性有對應提高，車輛響應有所提高。

通過以上調校計算及計算機虛擬仿真可知，調校參數建模下的仿真結果滿足表1目標指定帶寬值。

4 車輛調校結果驗證

在完成調校分析計算以及調校方案準備之后，對車輛進行設計狀態核查，核查內容包含：前后軸荷、零部件連接、輪胎胎壓、四輪定位參數、整車及懸架姿態等。所選評價路面為車輛試驗場以及場外路面。試驗場內路面包含長直線性能道和評價組合路面，包括碎石路、鵝卵石路、長波路面等。場外路面有接縫路面、坑洼路面、不同等級國道路面以及單、雙減速帶沖擊路面等。按照企業標準定義目標完成不同路面下對應工況的主觀評價，并對結果進行記錄[8-9]。

針對某車型調校前后的主觀評價結果如圖7所示。

整車評價結果表明，經過多輪次懸架調校，該車輛在操縱穩定性方面得到了提高和完善，能夠達到目標車輛的性能目標，說明了調校方向的正確性。

圖7 調校后車輛操縱穩定性主觀評價雷達圖

5 結論

（1）本文利用主觀評價手段完成了某MPV的底盤調校與匹配，對車輛的底盤性能調校內容以及流程做了詳細的介紹，為車輛的底盤調校方式提供了一種參考——虛擬調校法，具有很實際的工程意義。

（2）運用ADAMS/Car軟件對調校的定性結果實現了虛擬量化驗證，驗證了虛擬調校與實車調校方向的正確性。

（3）因篇幅限制，后續對該調校車輛需進行懸架K&C試驗測試、整車轉向、制動、操穩舒適性進行嚴格客觀測試驗證，以便彌補主觀評價結果的不足之處。