基于某MPV的悬架调校及仿真验证研究

纪秀业，丁洋，侯献晓

（东风汽车集团有限公司技术中心，湖北 武汉 430058）

1 前言

汽车行驶动态动力学的匹配是一个创造性的过程，直至今天，车辆的底盘行驶性能的匹配调校主要依赖主观评价来完成，通过客观测试或虚拟计算进行验证[1-2]。

目前车辆底盘的调校手段主要有两种，分别为CAE虚拟调校法和实车调校法。其中，CAE虚拟计算法具有高效低成本的优点，在虚拟模型精准建模的基础上成为调校的必经之路，实车调校法为一直以来依赖较多的主要调校方式。国外贝尔恩德·海森英等在文献[1]中对行驶性能主观评价做了详细讲解，国内针对车辆悬架调校以及验证的文献较少且无法量化调校结果，本文正是探讨了基于主观评价手段进行的底盘调校匹配，并通过虚拟仿真定性的量化了主观评价结果，对车辆的悬架系统设计及优化提供必要的工程参考[2-3]。

2 调校必要性

某 MPV的前悬架为麦弗逊式独立悬架，后悬架为五连杆非独立悬架，通过主观评价，以目标车辆为基准，每组 4人分别进行驾驶，用统计的方法最终得出评价结果，如图 1所示。

图1 车辆调校前操纵稳定性主观评价结果

由评价结果可知，某车型的操纵稳定性距离目标车辆差距较大，需要在原车基础上进行底盘调校，选取车辆的稳定性、侧倾控制性能展开集中调校，并经过调校来匹配动态性能的平衡，从而提高整车的性能品质。

3 底盘调校

3.1 底盘调校流程和计算

国内各主机厂底盘调校流程大同小异，该车型的调校流程如图2所示。

图2 底盘调校流程示意图

以目标车辆主观评价打分结果，并对目标车辆做出底盘性能客观测试数值后，参考目标车并设定该 MPV底盘性能关键项目标带宽如下表1所示。

表1 整车匹配设计目标数值带宽

根据原车辆设计轴荷，车辆 K&C试验数据得到轮胎垂向刚度、悬架乘适刚度，可计算出车辆的前后悬架偏频，根据公式（1）：

式中：Kφ为悬架侧倾角刚度；M为悬架抗侧倾恢复力矩；φ为车身侧倾角；Kw为悬架线刚度；B为轮距。

根据车辆性能定位及车辆基础参数，前、后悬架偏频fn及角刚度Kφ需满足公式（2）（3）：

根据对应的理论计算，借助相应软件Adams/car软件，可适配调校车辆前后弹簧等基础参数，针对图1的基础车主观评价结果以及公式（2）（3）定义约束，制定初步调校方案后，经过多轮调试，得出重点数值变化点及最终调校值参数如表2、3所示[5-7]。

表2 某MPV前悬架初步调校方案参数明细

表3 某MPV后悬架初步调校方案参数明细

3.2 车辆虚拟样机仿真验证

因主观评价量化的局限性，将调校前某车型进行Adams/car整车动力学建模，模型建成后将调校前车辆的客观测试数据与仿真模型标定，保证虚拟建模的准确性，后续调整对应的最终调校参数，对调校过程方向进行定性验证[6]。

3.2.1 车辆操纵稳定性仿真分析验证

根据《GB/T 6323-2014 汽车操纵稳定性试验方法》标准中的稳态回转试验以及转向瞬态响应试验进行整车调校前后性能仿真对比，载荷为两人载荷状态，对比结果如下[10]。

图3 前后侧偏角之差仿真曲线

图4 整车侧倾增益仿真曲线

表4 某车型稳态回转试验仿真分析数据

图5 整车幅频特性仿真曲线

图6 整车相频特性仿真曲线

表5 某车型转向角脉冲试验仿真分析数据

仿真结果表明，该车辆在调校后不足转向度、共振峰频率都有相应提高，车辆侧倾角及相位滞后角有所降低，表明该车辆在调校后稳定性有对应提高，车辆响应有所提高。

通过以上调校计算及计算机虚拟仿真可知，调校参数建模下的仿真结果满足表1目标指定带宽值。

4 车辆调校结果验证

在完成调校分析计算以及调校方案准备之后，对车辆进行设计状态核查，核查内容包含：前后轴荷、零部件连接、轮胎胎压、四轮定位参数、整车及悬架姿态等。所选评价路面为车辆试验场以及场外路面。试验场内路面包含长直线性能道和评价组合路面，包括碎石路、鹅卵石路、长波路面等。场外路面有接缝路面、坑洼路面、不同等级国道路面以及单、双减速带冲击路面等。按照企业标准定义目标完成不同路面下对应工况的主观评价，并对结果进行记录[8-9]。

针对某车型调校前后的主观评价结果如图7所示。

整车评价结果表明，经过多轮次悬架调校，该车辆在操纵稳定性方面得到了提高和完善，能够达到目标车辆的性能目标，说明了调校方向的正确性。

图7 调校后车辆操纵稳定性主观评价雷达图

5 结论

（1）本文利用主观评价手段完成了某MPV的底盘调校与匹配，对车辆的底盘性能调校内容以及流程做了详细的介绍，为车辆的底盘调校方式提供了一种参考——虚拟调校法，具有很实际的工程意义。

（2）运用ADAMS/Car软件对调校的定性结果实现了虚拟量化验证，验证了虚拟调校与实车调校方向的正确性。

（3）因篇幅限制，后续对该调校车辆需进行悬架K&C试验测试、整车转向、制动、操稳舒适性进行严格客观测试验证，以便弥补主观评价结果的不足之处。