楊麗群，程 章

安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機(jī)械工程系，安徽合肥，230051

近年來，我國汽車市場高速增長，2013年中國汽車總銷量達(dá)到2 200萬臺，其中乘用車占1 792萬輛，同比增長15.7%，其中自主品牌銷量722萬臺，約占總銷量的40%。在自主品牌紛紛推出整車和核心動力總成的同時，自主品牌轎車的底盤技術(shù)問題凸顯了出來。由于底盤的開發(fā)周期長、資金投入大，再加上底盤方面的技術(shù)專利限制較大，目前自主品牌花巨資研發(fā)整車底盤的做法并不經(jīng)濟(jì)。基于此，自主品牌汽車制造商大都借鑒或直接使用外資品牌的底盤，并請國外公司幫助調(diào)校，最終定型［1］。

懸架系統(tǒng)初步設(shè)計完成后，整車操控與舒適性需根據(jù)不同車型進(jìn)行定位。若要同時具備優(yōu)良的舒適感和操控性，那么對整車的性能基礎(chǔ)的要求就很高，如高級懸架結(jié)構(gòu)、高剛性車身、低重心、高性能胎，合理的輪距、軸距設(shè)計和很好的硬點設(shè)計以及KC特性等。目前，國內(nèi)對底盤調(diào)校的研究主要集中在虛擬仿真和調(diào)校上，也有的從主觀評價入手，結(jié)合底盤調(diào)試的實際經(jīng)驗作底盤調(diào)試，但缺少理論上的指導(dǎo)和支撐。本文以某商務(wù)車為例，研究底盤調(diào)校方法，從仿真分析和理論計算兩方面著手，對整車進(jìn)行重新調(diào)校，以取得良好的操縱穩(wěn)定性和乘座舒適性，為自主汽車制造廠的底盤調(diào)校工作提供參考。

1 目標(biāo)設(shè)定

對于底盤系統(tǒng)，標(biāo)桿樣車的研究主要包括以下幾個方面：（1）整車基本的尺寸，重量、重心分布，懸架結(jié)構(gòu)，這些是懸架的基本性能，也是日后調(diào)校的基礎(chǔ)。（2）四輪定位參數(shù)數(shù)值的獲得，這直接決定或影響后期四輪定位參數(shù)的設(shè)計和調(diào)整。（3）前后懸架的K＆C特性，一般是在半載或滿載情況下取得，重點關(guān)注標(biāo)桿車的K＆C特性是否有異常之處。（4）按國標(biāo)或者ISO標(biāo)準(zhǔn)對整車進(jìn)行操縱穩(wěn)定性、平順性客觀試驗［2］。（5）整車主觀評價，將整車的性能表現(xiàn)用可視化的雷達(dá)圖表示出來（圖1）。目標(biāo)的設(shè)定是基于眾多標(biāo)桿樣車性能數(shù)據(jù)來進(jìn)行的，在掌握足夠多的車型數(shù)據(jù)后，根據(jù)車型市場定位確定性能水平，圖2是某商務(wù)車最終的R＆H目標(biāo)設(shè)定。

圖1 競爭車型的性能雷達(dá)圖

2 分析計算

圖2 某車R＆H性能目標(biāo)設(shè)定

確定好調(diào)校目標(biāo)，了解當(dāng)前整車性能水平后，進(jìn)行相應(yīng)的仿真分析計算，并通過調(diào)校K＆C特性、彈簧穩(wěn)定桿剛度、阻尼力、緩沖塊剛度、襯套剛度等提升和完善整車某方面的性能。調(diào)校過程中要對懸架跳動過程中四輪定位參數(shù)的變化情況進(jìn)行確認(rèn)，重新計算調(diào)整整車姿態(tài)以及側(cè)傾特性、轉(zhuǎn)彎半徑比的計算，減振器阻尼力的校核。圖3是某商務(wù)車底盤動力學(xué)仿真與調(diào)校模型。該模型一般在設(shè)計之初建立，用于底盤硬點確認(rèn)的K＆C特性分析和操縱穩(wěn)定性分析等。在底盤調(diào)校時，利用此模型可以很方便地模擬穩(wěn)定桿直徑或彈簧料絲直徑增加或減小1mm時整車的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)表現(xiàn)，以及在不同減振器阻尼力值和襯套剛度條件下，整車瞬態(tài)響應(yīng)和舒適性表現(xiàn)。

圖3 商務(wù)車底盤動力學(xué)仿真調(diào)校模型

在底盤調(diào)校時，往往需要細(xì)微調(diào)整懸架的K＆C特性，其中最關(guān)鍵的是前后輪前束變化特性。在整車設(shè)計時，前輪前束與輪跳一般呈負(fù)變化，后輪前束與輪跳呈正變化。圖4為該商務(wù)車前輪前束化曲線，實測值為 ＋0.21°／50mm。這樣，當(dāng)整車側(cè)傾時，會降低前軸不足轉(zhuǎn)向特性；若在其他方面（如角剛度匹配）不能補償這種不足轉(zhuǎn)向消弱的話，則需要更改。目標(biāo)值是將前輪前束變化調(diào)整為－0.13°／50mm。

圖4 商務(wù)車前輪前束變化實測值與目標(biāo)值

有資料顯示，前輪前束須設(shè)計成弱的負(fù)變化，一般在－0.5～0°／50mm范圍內(nèi)，以有利于提高整車的不足轉(zhuǎn)向特性［3－4］。

商務(wù)車的車身高、整備重量大，重心高度比轎車平均要高200～250mm，所以車身穩(wěn)定性必須控制好，側(cè)傾不能太大，但又不能控制得太小，否則乘員會失去側(cè)傾的感覺［5］。商務(wù)車對乘座的舒適性有較高的要求，這就需要在控制側(cè)傾的同時，不能影響舒適性。根據(jù)分析，對前后穩(wěn)定桿進(jìn)行調(diào)校能達(dá)到上述效果。由于該商務(wù)車車身高達(dá)到1 970mm，空載整備質(zhì)量達(dá)到2 100kg，針對前后穩(wěn)定桿直徑的變化組合計算出的側(cè)傾角和轉(zhuǎn)彎變徑比如下表1所示。

表1 不同穩(wěn)定桿組合調(diào)校效果計算對比

從表1可以看出，方案2、4、5的側(cè)傾度為滿意值；另外，不足轉(zhuǎn)向度和轉(zhuǎn)彎半徑比與調(diào)校前變化不明顯。有文獻(xiàn)［6－7］指出，轎車前后角剛度比值在1.4～1.6的范圍內(nèi)比較合適，但針對不同類型乘用車前后角剛度比值因車型而異，總體控制在1.4～2.6范圍之內(nèi)。像轎車化平臺的商務(wù)車，則與一般轎車水平相當(dāng)，對高質(zhì)心的VAN式商務(wù)車，其前后角側(cè)度比值在2.0～2.4之間。從表1還可以看出，調(diào)校前與方案3的比值明顯超出這個范圍，可以給予排除。方案1、4、7在臨界值附近不優(yōu)先考慮，而方案2、5、6從側(cè)傾角度控制和不足轉(zhuǎn)向度綜合考慮，可優(yōu)先作為調(diào)校方案。但要注意，不是穩(wěn)定桿加得越粗越好，因為這考慮到前后剛度的匹配和均衡以及空間布局和其他方面的局限。本文所研究的商務(wù)車最終調(diào)校定型時，采用前桿加粗2mm，后桿直徑加粗5mm的方案5，實測前后角剛度（含輪胎）比值為2.2。

減振器調(diào)校首先需要對相對阻尼系數(shù)進(jìn)行計算，看前后減振器相對阻尼系數(shù)是不是匹配合理。然后，分別對現(xiàn)有阻尼力值進(jìn)行±10%和±20%的試算，重點關(guān)注相對阻尼系數(shù)的大小是否在滿意值的范圍內(nèi)。計算公式［8］如下：

其中，C為實際阻尼系數(shù)（由減振器F－V曲線的線性差值比求得），N·s／mm；m為懸架簧載質(zhì)量，kg·s2／9 800mm；K為懸架系統(tǒng)垂直剛度，N／mm；i為減振器安裝杠桿比；β為減振器安裝角度，°；Ψc為壓縮行程相對阻尼系數(shù)；Ψr為復(fù)原行程相對阻尼系數(shù)。

合理地選擇前后減震器的壓縮與復(fù)原的相對阻尼系數(shù)，將會得一組最理想的阻尼系數(shù)，從而得到一組減震器的調(diào)?；鶞?zhǔn)值阻尼值，在這一基準(zhǔn)值上再結(jié)合實車進(jìn)行阻尼調(diào)試。根據(jù)實際調(diào)試工程經(jīng)驗，一般推薦前后減震器的相對阻尼系數(shù)Ψc＝0.16～0.25，Ψr＝0.3～0.4，Ψc／Ψr＝0.5左右［9］。如果有參考標(biāo)桿車，可以通過測量和分析掌握標(biāo)桿樣車的相對阻尼系數(shù)，并利用標(biāo)桿車的相對阻尼系數(shù)確定一組開發(fā)車的阻尼力作為調(diào)?；鶞?zhǔn)值。

計算分析過程是調(diào)校的關(guān)鍵過程，要充分利用設(shè)計計算、CAE仿真分析、虛擬試驗等技術(shù)手段，對擬調(diào)校的方案進(jìn)行試算，為后期主觀評價減少工作量，提高工作效率，從而節(jié)省大量的時間和成本。

3 主觀評價

底盤調(diào)校中的主觀評價有三大基本條件：車、人、環(huán)境，同時具備以上三個條件才可以開展主觀評價工作。調(diào)校樣車無論從車身剛性到輪胎胎壓等各個方面均要達(dá)到設(shè)計要求，還要有足夠的調(diào)校部件；評價者和參與者需要具備豐富的評價經(jīng)驗和過強(qiáng)的心理素質(zhì)以及高超的駕駛技巧，并在底盤設(shè)計領(lǐng)域有一定的知識積累和豐富的經(jīng)驗；環(huán)境包括評價的場地、天氣因素、K＆C臺架和減振器專用調(diào)校車等。調(diào)校車輛的評分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示，評價分三大部分：轉(zhuǎn)向、操控、舒適性，具體項目（部分）見表3。

懸架調(diào)校往往需要多輪才可以最終確定狀態(tài)。一般車型評價得分在6.5分以上懸架狀態(tài)才能進(jìn)入量產(chǎn)。調(diào)校結(jié)束后，需要按國標(biāo)進(jìn)行操縱穩(wěn)定性和平順性客觀試驗，以使主、客觀評價均能達(dá)到理想的目標(biāo)值。在量產(chǎn)階段，還需要對調(diào)校部件設(shè)計變更后的整車操作穩(wěn)定感和舒適性進(jìn)行評價和確認(rèn)，如果有問題，需要查找相應(yīng)部件，并作出調(diào)整對策。通常情況下，懸架結(jié)構(gòu)制約著性能水平的高低。目前，底盤技術(shù)朝著復(fù)雜的多連桿結(jié)構(gòu)型式發(fā)展，如采用空氣彈簧、連續(xù)可調(diào)阻尼（CDC）、鍛鋁、鑄鋁控制臂、液壓襯套、空心穩(wěn)定桿等，并配合高鋼性車身和高性能輪胎，這樣，底盤性能可以調(diào)校出各種不同風(fēng)格并能兼顧到操作穩(wěn)定性與乘座的舒適性。

表2 主觀評價評分標(biāo)準(zhǔn)

表3 主觀評價項目（部分）

4 結(jié)束語

目前，國內(nèi)大多數(shù)廠商已具備很強(qiáng)的分析和計算能力，但能進(jìn)行全面的底盤主觀評價的工程師還很少。試驗數(shù)據(jù)和駕駛評價經(jīng)驗的雙重缺乏是制約底盤調(diào)校水平發(fā)展的瓶頸。本文論述了某商務(wù)車懸架調(diào)校的過程與方法，將目標(biāo)設(shè)定、分析計算和主觀評價三大方面結(jié)合起來運用，旨在嘗試建立一套適應(yīng)于乘用車底盤調(diào)校的流程和規(guī)范，進(jìn)而對底盤調(diào)校技術(shù)作進(jìn)一步的探索。

［1］郭孔輝.我國轎車底盤技術(shù)亟須突破［EB／OL］.［2014－08－18］.http：／／zqb.cyol.com／content／2010－01／14／content＿3038561.htm

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