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懸架動(dòng)力學(xué)主要就是研究懸架的K&C特性，行業(yè)內(nèi)用這么一句話來形容懸架K&C的重要性，“懸架K&C是懸架的靈魂，是整車操縱穩(wěn)定性和舒適性的DNA?！?/p>
K&C基本概念
K：Kinematic，幾何運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，描述由懸架運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)引起車輪定位參數(shù)變化的規(guī)律，主要與懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)相關(guān)。對(duì)于汽車懸架而言，最本質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是汽車的前行過程中，遇到凸凹不平路面時(shí)的車輪上、下跳動(dòng)；或者車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于離心力的作用導(dǎo)致左、右輪荷轉(zhuǎn)移進(jìn)而引起的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。簡單地說，K特性主要指車輪的上、下跳動(dòng)及左、右轉(zhuǎn)動(dòng)表現(xiàn)出來的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。
C：Compliance，彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，描述輪胎受到來自地面的縱向力（含制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力）、側(cè)向力、回正力矩而引起的車輪定位參數(shù)變化的規(guī)律，主要與懸架的彈性元件和彈性特性有關(guān)。橡膠襯套在受到外力時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，不同襯套之間的剛度匹配會(huì)影響懸架特性，從而影響到整車的操縱穩(wěn)定性。
特別說明一點(diǎn)，懸架的K&C特性是基于懸架系統(tǒng)和整車而定義的，其含義不同于模板創(chuàng)建時(shí)關(guān)于剛性副和襯套工作狀態(tài)的K/C模式。
K&C主要研究內(nèi)容
根據(jù)上述基本概念，實(shí)際工程中，K運(yùn)動(dòng)主要為雙輪垂向跳動(dòng)、側(cè)傾運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)工況；而C運(yùn)動(dòng)主要包含縱向力加載、側(cè)向力加載、回正力矩加載運(yùn)動(dòng)，分別對(duì)應(yīng)于縱向力柔度、側(cè)向力柔度，回正力矩柔度。
結(jié)合汽車?yán)碚摷皩?shí)際工程，懸架K&C的研究內(nèi)容內(nèi)容見表1。
| 表1?懸架K&C研究內(nèi)容 | |||
| 主體特性 | 主體工況 | 細(xì)分指標(biāo) | 備注 |
| K | 垂向跳動(dòng)
Vertical Bound |
輪心懸架剛度Wheel Rate |
|
| 接地點(diǎn)懸架剛度Ride Rate | |||
| 平跳前束變化Bump Toe | |||
| 平跳外傾變化Bump Camber |
|||
| 輪心側(cè)向變化Lateral Wheel Center Displacement |
|||
| 輪距變化 Total Track Change |
|||
| 輪心退讓W(xué)heel Recession |
|||
| 抗制動(dòng)點(diǎn)頭率/角 Anti-Dive Brake/ Angle |
前懸架 | ||
| 抗制動(dòng)抬升率/角 Anti-Dive lift/ Angle |
后懸架 | ||
| 側(cè)傾中心高 Kinematic Roll Center Height | |||
| 側(cè)傾運(yùn)動(dòng)
Roll Test |
輪心側(cè)懸架側(cè)傾角剛度 Suspension Roll Rate |
||
| 接地點(diǎn)懸架側(cè)傾角剛度 Ride Roll Rate | |||
| 側(cè)傾前束變化 Roll Steer | |||
| 側(cè)傾外傾變化 Roll Camber | |||
| 側(cè)傾中心高Kinematic Roll Center Height | |||
| 轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)
Steering |
阿克曼符合率PrecnetAckermann | ||
| 阿克曼偏差A(yù)ckermann Error | |||
| 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動(dòng)比Steering Ratio | |||
| 主銷內(nèi)傾角Kingpin Inclination Angle | |||
| 主銷后傾角Kingpin Castor Angle | |||
| 主銷內(nèi)傾偏距（接地處）Scrub Radius |
|||
| 主銷后傾拖距（接地處）Castor Moment Arm | |||
| 主銷側(cè)向偏距（輪心）Kingpin Wheel Center X Offset | |||
| 主銷縱向偏距（輪心）Kingpin Wheel Center Y Offset | |||
| C | 縱向力柔度
Longitudinal |
縱向力輪心柔度Longitudinal Wheel Center Compliance |
|
| 縱向力前束柔度Longitudinal Toe Compliance |
|||
| 縱向力外傾柔度Longitudinal Camber Compliance | |||
| 縱向力輪軸轉(zhuǎn)角柔度Longitudinal Spin Compliance | |||
| 縱向力抗點(diǎn)頭角Force Anti-Dive Angles | |||
| 側(cè)向力柔度
Lateral |
縱向力輪心柔度Lateral Wheel Center Compliance |
||
| 縱向力前束柔度Lateral Toe Compliance |
|||
| 縱向力外傾柔度Lateral Camber Compliance | |||
| 力側(cè)傾中心高Force Roll Centre Height | |||
| 回正力矩柔度
Aligning Torque |
回正力矩前束柔度Aligning Torque Toe Compliance |
||
| 回正力矩外傾柔度Aligning Torque Camber Compliance |
注：表中僅列出了各個(gè)工況下的主要指標(biāo)。
K&C測試設(shè)備及測試過程
實(shí)車懸架K&C測試是汽車底盤動(dòng)力學(xué)開發(fā)必不可少的一項(xiàng)工作。
目前，行業(yè)內(nèi)主流K&C試驗(yàn)臺(tái)品牌有美國MTS、英國ABD、英國LOTUS、國產(chǎn)孔輝。國內(nèi)各主機(jī)廠及技術(shù)服務(wù)公司所使用的K&C試驗(yàn)臺(tái)品牌見表2所示。
| 表2 ?國內(nèi)主機(jī)廠或服務(wù)公司K&C試驗(yàn)臺(tái)一覽表 | ||
| 主機(jī)廠或服務(wù)公司 | K&C試驗(yàn)臺(tái)品牌 | 軸數(shù) |
| 一汽 | 英國ABD | 雙軸 |
| 上汽泛亞 | 美國MTS | 雙軸 |
| 東風(fēng) | 美國MTS | 雙軸 |
| 長安 | 英國ABD | 雙軸 |
| 吉利 | 美國MTS | 雙軸 |
| 長城 | 英國ABD | 雙軸 |
| 比亞迪 | 美國MTS | 雙軸 |
| 奇瑞 | 美國MTS | 雙軸 |
| 江鈴福特 | 英國ABD | 雙軸 |
| 中汽研 | 英國ABD | 雙軸 |
| 襄陽試驗(yàn)廠 | 英國ABD | 雙軸 |
| 孔輝科技 | 孔輝KHAT | 單、雙軸 |
試驗(yàn)工況與試驗(yàn)配置
實(shí)車懸架K&C試驗(yàn)主要有6大工況，但每個(gè)工況因試驗(yàn)配置或考查指標(biāo)的不同，又有具體的細(xì)分工況，見表3。
K&C報(bào)告解讀基本注意事項(xiàng)
為便于更好地應(yīng)用實(shí)車K&C報(bào)告，解讀時(shí)應(yīng)注意下述基本事項(xiàng)。
1. 車輛基本信息
常規(guī)的K&C報(bào)告在報(bào)告的開始前幾頁會(huì)簡單地介紹一下車輛的基本信息，主要包含車輛類型、懸架類型、軸距、輪距、軸荷，如圖3所示。
圖3.實(shí)車K&C報(bào)告車輛基本信息
對(duì)于讀者來說，要著重關(guān)注一下試驗(yàn)車輛的懸架類型，因?yàn)椴煌膽壹茴愋?，部分K&C指標(biāo)會(huì)有著較大差異，如獨(dú)立與非獨(dú)立懸架的平跳前束、輪距變化等。
2. 試驗(yàn)載荷狀態(tài)
試驗(yàn)車輛的試驗(yàn)載荷狀態(tài)在K&C報(bào)告上是必須體現(xiàn)的，通常有整備、半載、滿載三種狀態(tài)。
1) 整備狀態(tài)：指車輛整備狀態(tài)下，加上轉(zhuǎn)向機(jī)器人的重量（25~30kg）所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。因現(xiàn)代車輛大多設(shè)計(jì)狀態(tài)為整備狀態(tài)，故整備狀態(tài)的K&C測試結(jié)果可用于ADAMS/Car仿真分析結(jié)果的比對(duì)，用于調(diào)整模型精度。
2) 半載狀態(tài)：指試驗(yàn)車輛按設(shè)計(jì)半載軸荷進(jìn)行配載的試驗(yàn)狀態(tài)。半載試驗(yàn)是K&C測試中最為常見的載荷狀態(tài)，達(dá)70%~80%，因?yàn)槠湎鄬?duì)更接近車輛實(shí)際使用時(shí)的載荷狀態(tài)。
3) 滿載狀態(tài)：指試驗(yàn)車輛按設(shè)計(jì)滿載軸荷進(jìn)行配載的試驗(yàn)狀態(tài)。
3. 試驗(yàn)坐標(biāo)系定義
ADAMS/Car懸架K&C仿真分析使用的是大地坐標(biāo)系，而實(shí)車K&C測試所使用的是車輛坐標(biāo)系，即ISO8855所定義的坐標(biāo)系，如圖4所示。
圖4.實(shí)車K&C試驗(yàn)坐標(biāo)系ISO定義
表2有利于讀者掌握ADAMS/Car懸架K&C仿真分析和實(shí)車K&C測試所用坐標(biāo)系的主要差異及K&C指標(biāo)的應(yīng)用。
| 表2?坐標(biāo)系方向?qū)Ρ?/td> | |||
| 項(xiàng)目 | ADAMS/Car K&C仿真分析 |
實(shí)車K&C測試 | 兩者對(duì)比 |
| X正向 | 指向車輛后方 | 指向車輛前方 | 相反 |
| Y正向 | 指向車輛右側(cè) | 指向車輛左側(cè) | 相反 |
| Z正向 | 指向車輛上方 | 指向車輛上方 | 相同 |
| 正前束角 | 俯視車輪前端向內(nèi) | 俯視車輪前端向內(nèi) | 相同 |
| 正外側(cè)角 | 前視車輪上端向外 | 前視車輪上端向外 | 相同 |
| 縱向力正向 | 制動(dòng)力：指向車輛后方
驅(qū)動(dòng)力：指向車輛前方 |
指向車輛前方 | 制動(dòng)力：相反
驅(qū)動(dòng)力：相同 |
| 側(cè)向力正向 | 指向車輛左側(cè) | 指向車輛左側(cè) | 相同 |
| 回正力矩正向 | 俯視，逆時(shí)針 | 俯視，逆時(shí)針 | 相同 |
| 方向盤轉(zhuǎn)角正向 | 俯視，逆時(shí)針（左轉(zhuǎn)） | 俯視，逆時(shí)針（左轉(zhuǎn)） | 相同 |
| 車輪轉(zhuǎn)角正向 | 俯視，右轉(zhuǎn) | 俯視，左轉(zhuǎn) | 相反 |
| 車身傾角 | / | 后視，右傾斜 |
4. 試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含的基本內(nèi)容
一份規(guī)范的K&C試驗(yàn)報(bào)告，除包含上述車輛基本信息、試驗(yàn)載荷狀態(tài)、試驗(yàn)坐標(biāo)系定義等內(nèi)容外，下述內(nèi)容是必不可少的：1) 表3標(biāo)記“★”的基本測試工況及測試指標(biāo)，以及客戶指定專項(xiàng)。2) 單工況試驗(yàn)指標(biāo)匯總信息，如圖5所示。
圖5.單工況試驗(yàn)指標(biāo)匯總信息
3) 測試指標(biāo)曲線圖，如圖6所示。
圖6.測試指標(biāo)曲線圖
相關(guān)圖書
基于編者十多年的工作經(jīng)驗(yàn)編著而成，主要講解ADAMS/Car模塊在汽車底盤動(dòng)力學(xué)（懸架K&C、整車操縱穩(wěn)定性、平順性、載荷）開發(fā)中的應(yīng)用。全書共14章，分為5個(gè)部分：第1~4章，軟件基本應(yīng)用；第5~7章，常見懸架、穩(wěn)定桿、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及動(dòng)力學(xué)建模；第8~10章，懸架動(dòng)力學(xué)模型調(diào)參、K&C仿真分析、實(shí)車K&C指標(biāo)解讀及應(yīng)用；第11~13章，整車動(dòng)力學(xué)建模、調(diào)參，整車操縱穩(wěn)定性仿真分析，整車平順性仿真分析；第14章，懸架靜態(tài)載荷、整車動(dòng)態(tài)載荷的提取與分解。
撰? 稿? 人：計(jì)旭
責(zé)任編輯：張淑謙
審? 核? 人：曹新宇
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