王光飛，王浩

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

在當(dāng)前汽車更新?lián)Q代日益加速的背景下，如何在開發(fā)過程中使用相似的底盤和下車體，承載不同車型的開發(fā)及生產(chǎn)制造，獲得造型和功能不盡相同的產(chǎn)品受到了各大主機廠廣泛的關(guān)注。因此汽車平臺化﹑模塊化開發(fā)的運用，一方面可以有效降低技術(shù)中存在的問題，提高了產(chǎn)品的可靠性﹑降低了產(chǎn)品的故障率，另一方面，通過平臺化方案建立了統(tǒng)一的開發(fā)思路，進一步提高了產(chǎn)品開發(fā)效率﹑減少了開發(fā)需要的周期。平臺化戰(zhàn)略是產(chǎn)品集群化﹑系統(tǒng)化的高度集成，如何提高零部件的通用型，盡可能實現(xiàn)零部件的共享，結(jié)合客戶對產(chǎn)品不斷豐富多彩的市場需求，開發(fā)出具有差異化的車型，是當(dāng)前需要克服的難題。懸架是連接車身（車架）和車輪（車軸）的彈性構(gòu)件，是保證汽車的行駛舒適性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。在汽車行駛過程中，懸架既能抵消減弱路面不平帶來的生硬沖擊，又能確保車身的橫向和縱向穩(wěn)定性，使車輛在懸架設(shè)計的自由行程內(nèi)時刻都可以保持一個較大范圍的動態(tài)可控姿態(tài)。因此，懸架是關(guān)系到車輛操控性和舒適性的重要組成部件之一。因此，如何盡可能使用統(tǒng)一的懸架結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)平臺內(nèi)整車寬度的不同的差異化需求是當(dāng)前平臺化中需要解決的關(guān)鍵問題。

本文基于平臺化開發(fā)方案過程中的輪距加大為出發(fā)點，通過建立懸架理論模型模擬變化情況，對比方案前后的性能特征，充分說明了平臺化方案中加長擺臂和轉(zhuǎn)向拉桿對懸架KC性能的影響，最后通過實驗驗證了建立模型的準確性及優(yōu)化結(jié)果的可行性，后期的平臺化開發(fā)提供了指導(dǎo)作用。

1 模型建立

1.1 麥弗遜懸架數(shù)學(xué)模型

本文說明的平臺化基于麥弗遜式獨立懸架為例，為了說明空間拓撲關(guān)系如下圖1表示，圖中G為車輪中心點，H為車輪接地點， C為下擺臂球鉸點，D為懸架上端固定點球銷中心， A、B為下擺臂前、后兩鉸點， F為減震器軸線與車輪軸線交點， P為主銷軸線與車輪軸線在后視圖上的交點。D、M、A、B四點在運動過程中保持不變，其坐標可由設(shè)計圖紙確定，即D(xd，yd，zd)、M(xm，ym，zm)、A(xa，ya，za)、B(xb，yb，zb)、C點和 E 點的初始安裝位置可由設(shè)計圖紙確定為 C(xc0，yc0，zc0)、E(xe0，ye0，ze0)。

圖1 麥弗遜式獨立懸架空間拓撲圖

根據(jù)懸架各參數(shù)及輸入坐標即可獲取各點的運動軌跡，例如輪心C點坐標獲取方法如下：

軸線AB：

垂直AB 過點C 的平面方程為：

式中：

解方程(1)和(2)可得O(xO，yO，zO)的坐標

則懸架各參數(shù)獲得如下(為例)：

主銷后傾角

主銷內(nèi)傾角

車輪外傾角

前輪前束量

1.2 方案說明

在底盤平臺化開發(fā)過程中，對于懸架結(jié)構(gòu)需要盡可能保證通用，但是通過輪輞偏距的修改已經(jīng)無法滿足差異較大的不同尺寸的輪距變化時，只能通過修改零部件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。由于整車設(shè)計開發(fā)過程中對于整車姿態(tài)的需求，同時還要考慮輪心上下運動時對驅(qū)動軸布置的可行性，因此一般只能通過對下擺臂和轉(zhuǎn)向拉桿已經(jīng)穩(wěn)定桿在Y向的尺寸變化（即Y點坐標值的變化），減震器（含彈簧）也需要一并外移，只是位置移動不需要修改結(jié)構(gòu)參數(shù)，另外還要考慮輪距加寬后更換大輪胎。如下圖2示意。

圖2 麥弗遜式獨立懸架加寬示意圖

1.3 硬點對比

根據(jù)提供的整車架構(gòu)尺寸、各零部件硬點、根據(jù)數(shù)學(xué)理論可以計算出有影響的幾個關(guān)鍵參數(shù)變化情況，下表只給出有變化的幾個關(guān)鍵點的變化坐標值（因為只有Y向有變化，只列舉出Y坐標值），見表1。

表1

2 動力學(xué)分析

對該數(shù)學(xué)模型輸入輪心上下跳動量，進行雙輪同向跳動試驗。雙輪同向輪跳從-50～+50mm，針對變化的參數(shù)初步識別出可能有影響的性能指標，側(cè)傾 中心高度、輪距變化量、主銷后傾角、內(nèi)傾角等均有變化，依次測取前束角和外傾角等變化曲線。

圖3 主銷后傾角變化值（o）

圖4 主銷內(nèi)傾角變化值（o）

圖5 主銷后傾拖（mm）

圖6 主銷偏移距（mm）

圖7 側(cè)傾中心高度變化（mm）

圖8 總輪距變化（mm）

上圖中，虛線為加寬后的方案曲線，由上圖可得以下結(jié)論：（1）各參數(shù)均在變動要求范圍內(nèi)。（2）后傾角和后傾拖距增加約 2%，提高了高速回正能力，但同時也會增加行駛過程側(cè)向隨機路面輸入對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的沖擊力，不過影響很小。（3）主銷內(nèi)傾角和偏移距均有所降低，相對于加寬前會降低低速回正性能，但是由于后傾角較大影響基本可以忽略不計。（4）加寬前后對側(cè)傾中心高度和輪距基本沒影響。結(jié)合以上分析，可得知：通過上述方法實現(xiàn)平臺化方案對動力學(xué)性能影響很小，可以實現(xiàn)不同車型的尺寸需求。但是增加的零部件尺寸需要對強度進行校核確認，給平臺化提供了一定的方向。

3 試驗驗證

本文對開發(fā)階段試制階段的麥弗遜懸架進行測試，更換改制加長的擺臂和拉桿，本文所使用的JLU-I型整車單軸懸架 K&C特性參數(shù)試驗測試平臺是把整車的懸架性能道路試驗轉(zhuǎn)變?yōu)榕_架試驗的一種技術(shù)裝備，它避免了實際懸架部件的拆卸，而將整車與臺架試驗條件有機結(jié)合起來，大大提高了試驗效率。試驗臺結(jié)構(gòu)如下圖9所示。試驗使用在研車型。未能給出實圖。

圖9 圖JLU-I型整車單軸懸架測量實物

試驗獲得的數(shù)據(jù)對比如下表2：

表2

從上圖可發(fā)現(xiàn)，1.理論計算和試驗結(jié)果基本一致，不考慮曲線倆端時能完全反應(yīng)試驗情況，說明了數(shù)學(xué)模型的準確性，為平臺化理論分析提供試驗支撐。

4 結(jié)論

本文提出了平臺化方案的變動情況，通過麥弗遜懸架為例建立了數(shù)學(xué)分析模型，通過初步識別的影響性能進行分析確認，結(jié)果表明變動前后對懸架動力學(xué)的影響比較小可以忽略不計，最后通過實驗證明了分析模型的準確性，為后期的平臺化提供了方向，但是由于平臺尺寸變動的比較小，不能完全說明尺寸變化較大時的性能情況，還需要進一步的研究。