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        基于前橫向穩(wěn)定桿的K&C性能研究

        2023-10-21 07:08:22張紅胡斌李政
        時(shí)代汽車(chē) 2023年18期
        關(guān)鍵詞:對(duì)比試驗(yàn)

        張紅 胡斌 李政

        摘 要:文章基于前橫向穩(wěn)定桿在整車(chē)的功能,分別對(duì)車(chē)輛在不安裝前橫向穩(wěn)定桿和安裝前橫向穩(wěn)定桿兩個(gè)狀態(tài)下進(jìn)行了K&C性能試驗(yàn),研究了前橫向穩(wěn)定桿對(duì)懸架K&C性能的影響。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明,前橫向穩(wěn)定桿對(duì)車(chē)輛前懸架側(cè)傾剛度、側(cè)傾工況懸架剛度、側(cè)傾中心變化梯度和輪距變化梯度影響較大,對(duì)側(cè)傾中心高、前束角梯度和外傾角梯度影響較小。

        關(guān)鍵詞:橫向穩(wěn)定桿 K&C性能 側(cè)傾工況 對(duì)比試驗(yàn)

        1 引言

        橫向穩(wěn)定桿的作用是提高懸架側(cè)傾剛度,影響懸架K&C性能,即懸架幾何運(yùn)動(dòng)學(xué)與彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,在車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)降低車(chē)身側(cè)傾,從而提高車(chē)輛的操縱穩(wěn)定性和安全性,對(duì)于整車(chē)無(wú)論是轉(zhuǎn)彎性能還是直線性能都具有決定性影響[1]。基于此,筆者運(yùn)用K&C對(duì)比試驗(yàn)的方法,研究了車(chē)輛前橫向穩(wěn)定桿對(duì)懸架K&C性能的影響。

        2 懸架側(cè)傾角剛度對(duì)左右側(cè)車(chē)輪垂直載荷影響

        整車(chē)側(cè)傾角剛度為前后懸架側(cè)傾角剛度的總和,側(cè)傾角剛度的大小及其在前、后輪的分配,對(duì)車(chē)輛側(cè)傾角的大小及車(chē)輛穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性有一定影響[2]。懸架系統(tǒng)總側(cè)傾剛度按式1進(jìn)行。

        式中:K1-彈簧垂直剛度;K2-橫向穩(wěn)定桿剛度;B-輪距; C-懸架總側(cè)傾剛度。

        車(chē)輛側(cè)傾時(shí)的左右輪垂直載荷的再分配,可簡(jiǎn)化為圖1所示的模型。結(jié)合力矩平衡原理,聯(lián)立公式2~公式6可知懸架產(chǎn)生的側(cè)傾剛度引起左右車(chē)輪的載荷再分配,左右輪荷差值 ΔW 變化,進(jìn)而影響輪胎側(cè)偏剛度大小[3]。

        式中:

        -懸架作用于車(chē)廂的恢復(fù)力矩;

        Φ-側(cè)傾角;

        a-質(zhì)心距前軸或后軸距離;

        L-前后軸軸距;

        H-簧載質(zhì)量質(zhì)心離地面高度;

        h1-前或者后側(cè)傾中心離地面高度;

        -作用于質(zhì)心位置的向心力;

        -前、后非簧載質(zhì)量產(chǎn)生的向心力;

        -左、右輪胎垂直反力的變動(dòng)量;

        -靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)左、右車(chē)輪的地面垂直反力;

        -側(cè)傾后左、右車(chē)輪的地面垂直反力。

        3 K&C性能對(duì)比試驗(yàn)

        為了更好研究車(chē)輛前穩(wěn)定桿對(duì)K&C性能的影響,選取了市場(chǎng)上某款中大型純電轎跑車(chē)型進(jìn)行實(shí)車(chē)K&C性能測(cè)試,試驗(yàn)工況分別為無(wú)穩(wěn)定桿狀態(tài)下的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)和有穩(wěn)定桿狀態(tài)下的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn),對(duì)比試驗(yàn)情況如下。分別對(duì)車(chē)輛在安裝前橫向穩(wěn)定桿和不安裝前橫向穩(wěn)定桿兩個(gè)狀態(tài)下進(jìn)行了K&C性能試驗(yàn)。由于穩(wěn)定桿主要影響車(chē)輛在側(cè)傾運(yùn)動(dòng)工況下的K&C特性,所以在此僅做了側(cè)傾運(yùn)動(dòng)對(duì)比試驗(yàn)。

        3.1 試驗(yàn)車(chē)輛基本信息

        3.2 K&C測(cè)試設(shè)備及工況

        本次對(duì)比試驗(yàn)在ABD-K&C試驗(yàn)臺(tái)上完成,K&C測(cè)試設(shè)備坐標(biāo)系定義如下:

        車(chē)輛坐標(biāo)系:試驗(yàn)坐標(biāo)系遵守右手定則,箭頭方向?yàn)檎较颍鐖D2所示。X 軸平行于地面指向車(chē)頭前方,Z軸垂直于地面 指向上方,Y 軸指向駕駛員左側(cè)。

        坐標(biāo)原點(diǎn)定義:相對(duì)于中央平臺(tái),原點(diǎn)位于中央平臺(tái)平面的幾何對(duì)稱(chēng)中心[4]。

        本次對(duì)比試驗(yàn)選取的是受穩(wěn)定桿影響較大的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)工況,側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)是垂直載荷加載系統(tǒng)反向動(dòng)作,通過(guò)試驗(yàn)可以得到懸架側(cè)傾剛度、懸架剛度、側(cè)傾中心高、側(cè)傾中心高變化梯度、前束角梯度、外傾角梯度、輪距變化梯度等性能參數(shù)[5]。具體試驗(yàn)工況信息如表2所示,2組試驗(yàn)工況僅有穩(wěn)定桿安裝與否為唯一個(gè)變量。

        4 前橫向穩(wěn)定桿對(duì)K&C試驗(yàn)結(jié)果影響分析

        側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)側(cè)傾剛度結(jié)果如圖4所示:

        無(wú)穩(wěn)定桿狀態(tài)下車(chē)輛前懸側(cè)傾剛度為-855.1Nm/deg;

        有穩(wěn)定桿狀態(tài)下車(chē)輛前懸側(cè)傾剛度為-1507Nm/deg;

        變化性率為76.24%,分析結(jié)果可知,穩(wěn)定桿對(duì)車(chē)輛側(cè)傾工況下前懸側(cè)傾剛度影響很大。

        側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)懸架剛度結(jié)果如圖5所示:

        無(wú)穩(wěn)定桿狀態(tài)下車(chē)輛前懸左右懸架剛度分別為40.41N/mm和40.17N/mm,均值為40.29N/mm;

        有穩(wěn)定桿狀態(tài)下車(chē)輛前懸左右懸架剛度分別為78.98N/mm和78.95N/mm,均值為78.96N/mm;

        變化性率為95.98%,分析結(jié)果可知,穩(wěn)定桿對(duì)車(chē)輛側(cè)傾工況下前懸側(cè)傾剛度影響很大。

        側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)側(cè)傾中心高和側(cè)傾中心高變化梯度結(jié)果如圖6所示:

        無(wú)穩(wěn)定桿工況前懸左/右輪側(cè)傾中心高分別為98.05mm和97.73mm,取均值為97.89mm;

        有穩(wěn)定桿工況前懸左/右輪側(cè)傾中心高分別為91.13mm和90.19mm,取均值為90.66mm;

        變化率為-7.39%。分析結(jié)果可知,穩(wěn)定桿對(duì)車(chē)輛側(cè)傾工況下前懸側(cè)傾中心高影響不大。

        無(wú)穩(wěn)定桿工況前懸左/右輪側(cè)傾中心高變化梯度分別為10.29mm/deg和10.18mm/deg,取均值為10.24mm/deg;

        有穩(wěn)定桿工況前懸左/右輪側(cè)傾中心高變化梯度分別為5.896mm/deg和5.609mm/deg,取均值為5.75mm/deg;

        變化率為-43.85%。分析結(jié)果可知,穩(wěn)定桿對(duì)車(chē)輛側(cè)傾工況下前懸側(cè)傾中心高變化梯度影響較大。

        側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)懸架前束角梯度結(jié)果如圖7所示:

        無(wú)穩(wěn)定桿工況前懸左/右輪前束角梯度分別為0.072deg/deg和-0.065deg/deg,取均值為0.069deg/deg;有穩(wěn)定桿工況前懸左/右輪前束角梯度分別為0.062deg/deg和-0.056deg/deg,取均值為0.059deg/deg;

        變化率為-14.49%。分析結(jié)果可知,穩(wěn)定桿對(duì)車(chē)輛側(cè)傾工況下前懸前束角梯度影響不大。

        側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)懸架外傾角梯度結(jié)果如圖8所示:

        無(wú)穩(wěn)定桿工況前懸左/右輪外傾角梯度分別為0.248deg/deg和-0.250deg/deg,取均值為0.249deg/deg;

        有穩(wěn)定桿工況前懸左/右輪外傾角梯度分別為0.238deg/deg和-0.238deg/deg,取均值為0.238deg/deg;

        變化率為-4.42%。分析結(jié)果可知,穩(wěn)定桿對(duì)車(chē)輛側(cè)傾工況下前懸外傾角梯度影響不大。

        側(cè)傾運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)懸架外傾角梯度結(jié)果如圖9所示:

        無(wú)穩(wěn)定桿工況前懸輪距變化梯度分為0.13mm/deg;有穩(wěn)定桿工況前懸輪距變化梯度分為0.28mm/deg;

        變化率為115.38%。分析結(jié)果可知,穩(wěn)定桿對(duì)車(chē)輛側(cè)傾工況下前懸輪距變化梯度影響非常大。

        5 結(jié)論

        本文就前橫向穩(wěn)定桿對(duì)懸架K&C性能影響對(duì)比試驗(yàn)研究,得到了以下結(jié)論:

        1、前橫向穩(wěn)定桿對(duì)前懸架側(cè)傾剛度影響很大,變化率為76.24%;

        2、前穩(wěn)定桿對(duì)側(cè)傾工況懸架剛度影響很大,變化率為95.98%;

        3、前橫向穩(wěn)定桿對(duì)前懸側(cè)傾中心高變化梯度影響較大,變化率為-43.85%;

        4、前橫向穩(wěn)定桿對(duì)前懸輪距變化梯度影響非常大,變化率高達(dá)115.38%;

        5、前橫向穩(wěn)定桿對(duì)側(cè)傾中心高、前束角梯度、外傾角梯度等參數(shù)影響較小。

        參考文獻(xiàn):

        [1]時(shí)文德,張美慧·探析橫向穩(wěn)定桿對(duì)整車(chē)側(cè)傾及縱傾特性的影響·建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2018.

        [2]楊銀輝,靳昕,韓尚尚·基于橫向穩(wěn)定桿的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性影響分析·測(cè)試技術(shù),2021.

        [3]余志生·汽車(chē)?yán)碚揫M]·北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

        [4]楊必春·底盤(pán)K&C測(cè)試淺析·時(shí)代汽車(chē),2021.

        [5]徐鵬舉·懸架K&C特性參數(shù)的測(cè)試與解算方法研究·華中科技大學(xué),2019.

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