車輛底盤性能調校分析

梁阿南，白艷飛，李波，李國紅，齊向陽

北京汽車集團有限公司 北京 101300

車輛底盤性能是汽車設計和使用時需要考慮的重要因素。底盤調校工作與新車的造型設計一樣，是一個創造性的過程，底盤性能調校所涉及到的零部件非常多，覆蓋懸架系統、轉向系統、輪胎及制動等系統。

底盤性能調校的目的

底盤調校就是在有限的成本和資源條件下，整合各個子系統和零部件，協調內部的矛盾以及內外之間的矛盾，通過調校的手段找到各方面性能的最佳平衡點，以滿足既定的性能開發目標。

底盤調校過程如木桶原理（見圖1）：沒有經過調校的樣車存在各種各樣的短板，例如：過彎側傾大、高速發飄、過坎太硬、剎車點頭大及加速俯仰角大等問題，無法讓用戶滿意。

圖1 木桶原理

針對這些問題，底盤調校工程師會通過不斷的平衡、優化，最終讓車更好開，駕乘更安全、更舒適，這就是底盤調校的目的和意義。

底盤性能調校的基礎

要達到底盤性能目標需完成三方面的主要工作：前期基礎結構設計、后期底盤調校工作和生產一致性控制。其中，基礎結構設計性能貢獻占比約為60%，底盤調校約為30%，生產一致性控制占比約為10%。也就是說，基礎結構設計是底盤性能達標的前提，底盤調校是性能再拔高的過程，生產一致性控制是底盤性能的最終保障（見圖2）。

圖2 底盤性能目標

前期基礎結構設計主要包括4個方面：

1.底盤平臺架構的選擇

平臺的選擇至關重要，不同的平臺決定了不同的底盤性能。例如，前輪驅動的車輛過彎加油容易推頭，后輪驅動的車輛雨雪天氣加速容易出現甩尾；后軸荷載比例過大容易造成平衡不足；轉向度過小導致車輛穩定性降低；質心位置過高會造成過彎容易側翻。又如懸架形式采用多連桿操控和舒適性比扭力梁會好，多連桿懸架又分三連桿、四連桿和五連桿，每種結構帶來的特性都將不同，在前期開發階段要做好充分的對標研究，才能為后期的調校工作打下堅實的基礎。

2.汽車造型設計

汽車造型對車輛操控穩定性能的影響可以概括為兩個方面：一是汽車垂向空氣動力學對車輛正壓力（浮力）的影響；二是汽車側向空氣動力學即對橫風穩定性的影響（見圖3）。

圖3 汽車造型

（1）對汽車垂向穩定性的影響 有用戶反饋在高速駕駛某些車輛時會有發飄感，覺得很危險，這里除了有底盤抓地能力不足原因，還有很大一部分原因是汽車的浮力過大，即正壓力過大。

上浮力要盡可能小，通過擾流板、尾翼、導流槽及側裙等合理設計可以改變浮力的大小。

另外，車輛前、后端的上浮力比例關系也會影響車輛的穩定性，一般前后比例盡可能接近1∶1。

（2）對車輛橫向穩定性也有影響 車輛高速迎面經過大型車或者一股強風從側面吹過來時，車輛會晃動，不容易控制，有危險感，這個便是車輛橫風穩定性不足的表象。

每輛車都有一個固定的風壓中心，其與質心的位置決定車輛的橫風穩定性。通過前期的側面造型優化設計，合理設計風壓中心與質心的位置，便可以很好地規避這個問題。

3.車身剛度大小

車身扭轉剛度的大小直接影響車輛的平順性。扭轉剛度和局部剛度較小的車會給人一種松散感和廉價感，反之，較高的車身剛度會給用戶帶來一種整體感和高級感，在早期的設計分析時要做好充分對標研究。

4.座椅的舒適度

隔振過濾能力好、側向支撐性好的座椅，可以很大程度地提升車輛底盤操穩和平順性，座椅與底盤性能需同步開發[1]。

底盤性能調校的內容

先確定底盤總體性能目標，將總體性能目標分解成對各零件的設計要求。底盤調校主要涉及懸架系統、轉向系統、制動系統及輪胎選型，一般進行兩輪調校，在進行第一輪調校之前不要進行K&C試驗和操穩試驗模底車輛的底盤基本的性能，和調校性能目標相比較，指明調校優化方向，為后續調校準備。

1.懸架系統零部件的平衡調校

懸架系統包含減振器、穩定桿、彈簧、襯套、TOPMOUNT等，占據了底盤調校的大部分零件。螺旋彈簧將路面顛簸能量呈現為正弦波的形式；減振器將正弦波式的能量轉化為熱能，并逐漸揮散掉；襯套起到隔振過濾功能。

穩定桿扭轉剛度對側傾剛度有直接的影響[2]，在實際底盤調校過程中，通常需要對前后穩定桿反復嘗試不同的扭轉剛度，與前后懸架良好的側傾剛度匹配。減振器與彈簧、穩定桿等底盤部件的完美配合能大幅提高操控性與舒適性。每個部件剛度和阻尼的改變會影響到車輛底盤的各項性能，其調校的結果會影響到底盤的操控性、穩定性及平順性，三者之間相互矛盾，相互制衡。

懸架系統調校的基本思路是：偏操控的車需適當犧牲一點平順性；偏舒適的車會適當降低一點操控性能。操控性、穩定性、平順性三者之間如何達到一個完美的平衡，是被動式底盤調校最大的挑戰。

2.轉向系統零部件的平衡調校

電動助力轉向系統（EPS）的調校過程主要是對軟件各部分進行匹配調校。例如，通過對EPS基礎助力、回正、阻尼以及轉動慣量參數的匹配調校，使轉向性能達到低速輕便、高速穩重的感覺。這里尤其要關注轉向機和電動機摩擦力大小，其對轉向的手感會產生較大的影響，所以系統內摩擦需控制在一個較低的范圍，才能給用戶一個好的轉向手感。

3.制動系統及控制系統的匹配

通過基礎制動合理的匹配以及ABS、ESP、TCS軟件系統的進一步匹配調校，用電子控制系統彌補機械部分的不足，使車輛的操控穩定性得到進一步提升。例如，車輛出現側滑時，ESP會及時工作，避免車輛進一步失控。

4.輪胎匹配選型

輪胎作為關系到底盤性能的關鍵零件，其內部有著非常多的矛盾面，要做好滾動阻力、干地抓地力、濕地抓地力、雪地抓地力、振動與噪聲等之間性能的平衡。目前通用的方法是根據主觀評價結果，對輪胎的結構和配方提出改進建議，再進行新一輪的評價選型。

當今，隨著用戶駕駛技能以及體驗感知的不斷提升，特別是5G技術的應用，對車輛底盤性能的要求也越來越高[3]。汽車是個非常復雜的系統，只有各部門各專業通力、緊密合作，通過科學的基礎設計，精細的底盤調校，才能全面、高效地打造出完美的底盤性能，給用戶更好的駕乘體驗。

結語

底盤調校是一項復雜的系統工程，車型的定位、零部件特性、整車載荷等因素都會對調校的風格有影響。隨著底盤電控技術、底盤調校技術的發展，底盤性能也會滿足越來越多消費者不同的需求。