悬架K&C特性中各参数的分析

段勖超 杨钧浩

摘 要：文章对悬架K&C特性中各工况的评价参数进行阐述，列举出各参数的影响因素，并提出该参数对整车的影响，可为设计人员提供参考。

关键词：K&C特性;悬架运动学;弹性运动学

Abstract： In this paper， the evaluation parameters of various working conditions in the K&C characteristics of the suspension are described， the influencing factors of each parameter are listed， and the influence of the parameter on the entire vehicle is proposed， which can provide a reference for designers.

前言

悬架K&C特性是悬架的几何运动学（Kinematics）特性和悬架的弹性运动学（Compliance）特性的总称，悬架K&C特性理论体系已经趋于完善，目前主要工作集中在应用方面[1]，本文将K&C特性中各参数的影响因素以及各参数对整车性能的影响进行阐述。

1 K特性

K&C特性中的运动学工况包括平行轮跳、侧倾工况、转向工况。

1.1 平行轮跳工况

平行轮跳工况评价的参数有悬架刚度、跳动转向、跳动外倾、跳动后倾、轴距变化、轮距变化、运动学侧倾中心高度[2]。

悬架刚度的影响因素有弹簧刚度、弹簧安装杠杆比、副簧刚度、衬套刚度。如果悬架刚度过大，悬架较硬，有利于操纵、稳定性，不利于平顺性;如果悬架刚度过小，悬架较软，不利于操纵、稳定性，有利于平顺性。悬架刚度决定偏频，而前后悬架的偏频匹配，影响车辆在行驶过程中的前后俯仰感。

跳动转向的影响因素有横拉杆的角度、横拉杆的长度。随着车轮的上跳，希望前轮前束角有减小的趋势，后轮前束角有增大的趋势，这样有利于车辆不足转向。不同类型的车跳动转向的值大小不同，主要在不足转向、直线、行驶稳定性、轮胎磨损之间平衡，太大不利于直线行驶稳定性和轮胎磨损。

对于双横臂悬架，跳动外倾的影响因素取决于上下臂的长短及上下臂内外点的相对高度;对于麦弗逊悬架，取决于下臂的长短，滑柱的角度;对于多连杆后悬架，取决外倾杆的长度及内外点的相对高度。随着车轮的上跳，希望前后轮外倾角有减小的趋势，保证车辆在转弯的时候车轮最大程度上的与地面保持垂直，保证轮胎的侧偏性能。

跳动后倾的影响因素有初始后倾角的大小、下臂前后点的相对高度、纵倾中心与下球头的相对高度。随着车轮的上跳，希望前轮后倾角有增大的趋势，保证车辆在制动过程中抗点头能力。但不能太大，避免载荷变化时出现回正力矩过大或过小，影响转向手感。

轴距变化的影响因素有初始后倾角的大小、下臂前后点的相对高度、纵倾中心与轮心的相对高度。随着车轮的上跳，希望前后轮轮心有向后移动的趋势，即前悬架有利于轴距减小，后悬架有利于轴距增大，这样有助于降低冲击粗躁度，提高平顺性。该性能需要与抗点头角、跳动后倾进行平衡。

对于双横臂悬架，轮距变化取决于上下臂的长短及上下臂内外点的相对高度[3]，对于麦弗逊悬架，轮距变化取决于下臂的长短、滑柱的角度。随着车轮的上跳，希望前后轮轮距有增加的趋势，保证车辆在转弯的时候行驶稳定性。但也不能太大，影响直线行驶稳定性和轮胎磨损。

对于双横臂悬架，侧倾中心高度取决于上下臂的长短及上下臂内外点的相对高度，对于麦弗逊悬架，取决于下臂的长短、滑柱的角度。理论上要求侧倾轴线尽量高并且和地面平行，以减弱车身的侧倾趋势，并且尽量使侧倾时前后轮荷转移相近，以保证汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。也不能太大，会影响直线行驶稳定性和轮胎磨损，以及直线行驶稳定性，并且容易在转弯时出现转向反冲现象。

1.2 侧倾工况

侧倾工况评价的参数有侧倾刚度、前后侧倾刚度分配、侧倾转向、侧倾外倾。

侧倾刚度的影响因素有悬架刚度、横向稳定杆直径、横向稳定杆运动杠杆比。整车侧倾刚度增加，有利于操纵稳定性以及控制整车侧倾角的大小，但是不利于过单侧凸起时头部的横向移动[4]。

前后侧倾刚度分配的影响因素有前后质量分配、前后侧倾控制、不足转向度的大小。一般前后侧倾刚度的分配与前后质量分配接近，并且需要一定的不足转向度。前轴侧倾刚度分配越大，越有利于不足转向。

侧倾转向的影响因素有横拉杆的角度、横拉杆的长度、横向稳定杆连杆的角度布置、后倾角的大小。随着车轮上跳，希望前轮前束角有减小的趋势，后轮前束角有增大的趋势，这样有利于车辆的不足转向。不同类型的车跳动转向的值大小不同，主要在不足转向、直线行驶稳定性、轮胎磨损之间平衡。

侧倾外倾的影响因素有跳动外倾的大小、横向稳定杆连杆布置。随着车轮上跳，希望前后轮外倾角有减小的趋势，保证车辆在转弯的时候车轮最大程度上与地面保持垂直，保证轮胎的侧偏性能，此外前后侧倾外倾系数应尽量匹配。

1.3 转向工况

转向工况评价的参数有阿克曼、力矩波动。

阿克曼的影响因素是转向梯形的布置。一般将阿克曼百分比控制在40%～80%。

力矩波动的影响因素有转向输入轴、中间轴、输出轴的轴线布置，以及中间轴两端十字轴万向节的相位角。一般希望转速波动小于7%。

2 C特性

K&C特性中的弹性运动学工况包括侧向力、纵向力、回正力矩工況。

2.1 侧向力工况

侧向力同向加载工况评价的参数有侧向柔度、侧向力转向、侧向力外倾。

侧向力柔度的影响因素是控制侧向柔度的衬套刚度的大小。设计时希望侧向柔度尽可能的小，提高侧向刚度，有利于直线行驶的稳定性，同时注意对转向反冲的影响。

侧向力转向的影响因素有控制侧向柔度的衬套刚度的大小，控制前束的衬套刚度的大小，以及二者的相对距离。设计时希望侧向力转向是有利于不足转向，如果太大，将影响转向的响应的快慢。

侧向力外倾的影响因素有控制侧向柔度的衬套刚度的大小，控制外倾的衬套刚度的大小，以及二者的相对距离。基本上对于前悬架侧向力外倾是有利于不足转向，后悬架的侧向力外倾是有利于过度转向，且不能太大[5]。

侧向力反向加载相比于侧向力同向加载有以下不同：对于前悬架，不考虑转向系统及副车架引入的柔性;对于后悬架，不考虑副车架引入的柔性;对于后独立悬架，如果副车架与车身刚性连接，反向加载与同向加载的特性是一致的;对于扭转梁后悬架，由于扭转梁本身结构会发生变形，反向与同向的特性略有不同。

2.2 纵向力工况

纵向力加载工况评价的参数有纵向柔度、纵向力转向。

纵向柔度的影响因素是控制纵向柔度的衬套刚度的大小。设计时希望有一定的纵向柔度，以降低冲击时的粗糙度，提高平顺性能。

纵向力转向的影响因素有控制纵向柔度的衬套刚度的大小，控制前束的衬套刚度的大小，以及二者的相对距离。设计时希望纵向力转向是有利于不足转向，如果太大，将影响直线制动的稳定性，在ABS/ESP标定时，需关注这个特性，保证不同路面下的稳定性。

2.3 纵向力工况

回正力矩加载工况评价的参数是回正力矩转向。回正力矩转向影响因素有控制侧向、纵向柔度的衬套刚度的大小，控制前束的衬套刚度的大小，扭杆刚度。对于前轴，回正力矩转向基本上都是有利于不足转向的，因为直接反应了转向系统的逆向刚度，所以不能太大，以免造成转向反冲。

3 结论

悬架K&C特性的各参数可以通过仿真或者试验的方法获取，在需要优化某项参数时，设计人员可以通过修改本文所列该项参数对应的影响因素而达到优化K&C特性的目的。

参考文献

[1] 李宁.乘用车悬架K&C特性试验技术及装备研究[D].吉林大学汽车工程学院，2013.

[2] 管欣，逄淑一，詹军.悬架K&C特性在底盘性能分析中的研究[J].汽车技术.2010（02）.

[3] Hazem Ali Attia. Dynamic modelling of the double wishbone motor- vehicle suspension system[J]2002，European Journal of Mechanics /A Solids（1）：167-174.

[4] 刘勇.基于操纵稳定性的N2车型底盘结构改进与优化[D].天津大学车辆工程，2014.

[5] 王杰，腾腾，郇彦，张明远，周宇飞，杨小牛.轿车用高性能聚氨酯缓冲块[A].中國聚氨酯工业协会第十七次年会论文集[C].2014（8）.