悬架K&C特性参数在车辆开发中的应用研究

蓝贤清 贺继龄

摘 要：经试验台测得车辆在各状态各工况下的悬架K&C特性参数，在新车型开发过程中有着重要的参考和指导作用。文章以K&C特性参数在整车姿态角的确定及前后悬架偏频的平衡计算为例，通过悬架下行程参数等效到车辆从空载到满载状态悬架压缩量，结合轴距计算车辆从空载到满载时整车姿态角差值，用于指导总布置及造型设计;通过悬架刚度和簧上质量参数计算得到悬架偏频，并结合轴距参数对特定车速下前后悬架的偏频进行平衡匹配，以减小车辆通过突起障碍时的角振动从而改善乘坐舒适性，用于指导悬架设计及动力学性能开发。

关键词：K&C特性;整车俯仰角;悬架偏频

中图分类号：U461.4  文献标志吗：A  文章编号：1671-7988（2020）16-130-04

Abstract： The K&C characteristic parameters of vehicle suspension measured by specialized K&C test-bed under all kinds of states and working conditions， is very important in vehicle development. In this paper， using suspension K&C charac -teristic parameters， take the vehicle pitching angle calculation and suspension ride frequency matching as example. Through the equivalence of suspension down stroke parameters to suspension compression from curb load to GVW state， combined with wheelbase to calculate vehicle pitching angle deviation， which can be used to guide the general layout and modeling design. Using suspension stiffness and sprung mass to calculate front and rear suspension ride frequency， then balanced match them combined with wheelbase under a specific speed， so as to reduce the angular vibration when the vehicle passes through the bump obstacle to improve the ride comfort， which can be used to guide the suspension design and dynamic performance development.

Keywords： K&C characteristic; Vehicle pitching angle; Suspension ride frequency

CLC NO.： U461.4  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）16-130-04

前言

懸架K&C特性包含K特性和C特性。K特性表示悬架的几何运动学特性，指车轮在垂向往复运动过程中、由于悬架导向机构的作用而导致车轮平面和轮心处产生角位移和线位移变化的特性，刻画的是车轮运动过程中悬架几何参数的变化;C特性表示悬架弹性运动学特性，指地面作用于轮胎上的力（力矩）所导致的车轮平面和轮心处产生角位移和线位移变化的特性，刻画的是悬架在受力（力矩）条件下的弹性变形[1]。

悬架K&C特性作为一项重要的系统总成外特性，在车辆悬架系统设计以及整车动力学性能开发等各个方面均有着至关重要的参考和指导作用，涉及整车V型开发流程的前期至中后期，包括：

（1）在整车开发前期阶段，了解对标车或竞品车悬架系统架构，例如整车姿态、转向行程、车轮转角、方向盘转角、悬架刚度、侧倾梯度、轴荷轮荷分布等[2]。

（2）在悬架系统动力学仿真分析中，建立悬架动力学模型进行K&C仿真，通过同等工况下仿真与试验数据对比，以验证仿真模型的准确性。

（3）用悬架系统级指标表征整车级动力学性能，通过同类型同等级车型K&C特性参数对比分析，找出悬架K&C特性的共同点及变化趋势，为快速开发新车型提供便利。

（4）在车辆开发中后期的样车底盘调校阶段，为调校大方向的把控、调校样件的安排、调校方案的制定等提供客观试验参数支持[3]。

1 悬架K&C试验

1.1 K&C测试台架

K&C客观试验需要在专门的悬架K&C试验台架上完成。由于汽车悬架系统及转向系统结构的复杂性，各种运动之间存在较强的耦合性，力（力矩）的作用存在一定的非线性，仅用传统理论计算或者仿真分析难以获得精确的数学模型，因此通过K&C测试台架将汽车悬架及转向系统当作黑箱，以作用在轮胎上的位移或力（力矩）作为激励使得悬架产生相应的运动或运动趋势，由各类传感器测量车辆的运动学及弹性运动学参数，试验结果可靠性较高[4]。

现阶段常用的K&C试验台架品牌主要有MTS或ABD，这两者的K&C试验台架的原理及结构基本是一致的，都是由基座及车身固定模块（包括车轮支撑平台和车身夹持平台），加载模块（包括转向及制动执行器），测控系统（包括位置传感器、力及力矩传感器等）、用户交互界面等四大部分构成。两者主要不同点在于垂向运动的施加方式，如图1，MTS采用固定车身夹持平台、从车轮支撑平台施加载荷和位移;而ABD则固定车轮支撑平台、从车身夹持平台施加载荷和位移。