某轻型客车底盘性能匹配和调校

张宏亮，刘志敏

某轻型客车底盘性能匹配和调校

张宏亮1，刘志敏2

（1.华晨雷诺金杯汽车有限公司，辽宁 沈阳 110044；2.中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司，天津 300300）

根据轻型客车的功能需要，整车几何尺寸与乘用车有所不同，底盘性能也存在较大差异，所以轻型客车的底盘性能越来越受到底盘工程师的关注和深入研究。文章结合轻型客车车型的特点，以某轻型客车底盘性能开发为例，在操纵稳定性、平顺性和转向性能匹配和调校方面进行研究。通过主观评价和试验验证的手段进行底盘性能的匹配和调校，使车辆操纵稳定性和平顺性能达到最优。

操纵稳定性；平顺性；底盘调校；主观评价

前言

汽车底盘性能是汽车的重要性能之一，直接影响汽车安全性和行驶品质，底盘性能的开发能力代表着汽车企业的核心技术实力。随着底盘性能客观测试与仿真调校技术的发展，底盘性能的匹配与调校，已经形成以主观调校和客观测试互相结合的综合技术[1-2]。目前，很多汽车企业对轻型客车操纵稳定性和平顺性调校的重点是突出平顺性能，略微降低操纵稳定性。本文在前期的底盘性能分析和优化的基础上进行底盘性能匹配和调校。调校结果在保证优异的操纵稳定性的同时，较大地提高了平顺性。

1 开发方案

汽车底盘调校的目标是以均衡或折中的方案对车辆行驶性能和行驶舒适性能进行协调，以实现整车底盘性能的优化[3-4]。在整车开发前期，车辆动力学分析工程师会结合车辆销售定位及用途进行底盘性能分析和零部件的匹配工作，会进行多轮次的方案匹配和分析，不断调整适合车辆性能的匹配参数。整车开发调校通常分为三个阶段，mule车状态阶段、工程车状态阶段和量产车状态阶段。不同阶段的调校输入参数会逐步接近最终设计状态，同时运动学分析和匹配结果也更加接近真实。调校过程中，mule车状态阶段主要进行底盘硬点验证和初步的底盘性能调校；工程车状态阶段主要进行底盘整体性能调校和客观试验验证；量产车状态阶段主要进行减振器和转向系统的精细调校。开发流程如图1所示。

图1 底盘调校流程图

2 实例分析

2.1 关键参数描述

轻型客车尺寸与轿车和SUV车型相差较大，同时底盘各个系统的参数也有较大差别。需重点关注质量、轴距、轮胎型号等参数。整车参数如表1汇总：

表1 车辆参数表

参数名称数值 长×宽×高/mm5 160×1 800×1 980 整备质量/kg2 437 轴距/mm3 440 轮距/mm1 560/1 540 整车质心高度/mm710（估算） 轮胎型号195/70R15 胎压/bar2.9/3.2

2.2 底盘性能主观评价及调校

系统级台架性能验证在底盘性能开发中必不可少，既可以降低开发费用，又可以缩短开发周期。操纵稳定性试验验证包含悬架K&C测试、转向系统性能测试、制动系统性能测试、整车操纵稳定性测试和平顺性测试等。

2.2.1悬架K&C特性

悬架系统作为底盘的重要系统之一，对底盘性能起到至关重要的影响。悬架K特性主要由悬架几何结构决定，C特性由橡胶衬套、弹簧、轮胎特性决定，两者共同作用，对直线行驶稳定性、稳态回转特性、转向回正性、侧向稳定性、侧倾特性、制动稳定性、抗俯仰性等产生重要影响。

在悬架K&C特性指标中，应适当地提高前后悬架侧倾中心高度，同时在整车布置设计中需要尽可能地降低整车质心高度，从而减小侧倾力臂。优点是前轴悬架系统会匹配一个相对较小的稳定杆直径和弹簧刚度来提供有效的侧倾刚度，在达到一个较好的操稳性能的同时又能提供一个很好的平顺性能。同时设计合理范围的前束变化值和外倾变化值可以在悬架设计初期就控制车辆的不足转向性能和侧倾外倾补偿。设计合理的定位参数来保证整车直线行驶和制动时的车辆的稳定性能。

2.3 评价与调校

汽车的操纵稳定性与平顺性是两个对立的统一体，随着汽车操纵稳定性的提高，一般都会带来平顺性的下降，如何在这两者之间找出一个平衡点，是汽车底盘性能设计的关键。底盘调校就是要保证汽车平顺性和操纵稳定性达到最佳的折中[5-6]。底盘调校主要是匹配以下几个零部件参数，包括弹簧、缓冲块、稳定杆、衬套和减振器，同时也需要对轮胎进行评价和确定转向系统参数等。

表2 主观评价结果表

性能类别评分评语 操纵稳定性6单移线响应慢 不平路面直线性能差 平顺性6侧倾舒适性差 后悬架冲击大 转向性能5转向盘转角偏大 转向原地沉，高速轻 转向响应慢 坏路反馈强

调校工作开始前组织多名不同经验的评价人员对车辆进行底盘性能的主观评价，评价地点在专业试验场地（包含动态广场、石块路、砂石路、长波路和长直线等）进行评价。评价后汇总车辆存在的问题如表2。

针对操稳和平顺性反映出的评价问题，首先需要对悬架K&C性能进行对比分析，主要关注悬架刚度曲线、跳动转向、主销偏移距及主销参数、前后侧倾刚度比等参数。

图2 前悬架刚度图

图3 后悬架刚度图

图4 前轮跳动转向

图5 后轮跳动转向

图6 前悬架侧倾转向

图7 后悬架侧倾转向

经分析对比及对弹簧和稳定杆的匹配评价，最后选定的弹性元件及衬套对应的悬架K&C特性曲线如图7所示，并对减振器进行三轮调校，记录了五组有效阻尼值，评价确定兼顾操稳和平顺性性能最终调校减振器外特性曲线如下图8和9所示：

图8 前减振器阻尼力值

图9 后减振器阻尼力值

根据多轮调校匹配的评价结果进行分析，最终确认评审车前减振器评审状态为第三次调校状态的减振器及加厚衬套。前减振器增加了复原阻尼力值后评价“抓地性能”有所提升，评价前轴沉浮舒缓，侧倾震荡收敛效果良好，达到预期目的，相比于第一次调校状态，复原阻力值在低、中速段（0.131/0.262/0.393/ 0.524）增加30%左右，压缩力值无变化。其力值如图8所示。可得到的结论是最初调校的减振器存在阻力偏低，“拉不住”的问题。

后减振器最终方案确定为：第三次调校的减振器力值及加厚衬套。评价感觉前后桥匹配基本合理，收敛感觉较好，在力值上所看到的变化趋势为中高速段阻尼力相对于第一次调校方案均复原与压缩均加大20%～40%以上的阻尼，说明初期调校方案中力值不足。但现有方案在调校初期有下落空程明显的感觉，推测与减振器高速度点力值有关。经调校后达到目标。

后悬架评价冲击大，适当调整缓冲块接触间隙，并降低缓冲块初期刚度值，结合K&C悬架刚度测试曲线调整衬套刚度如图10所示第四组刚度曲线，并对装有第四组刚度缓冲块的车辆进行主观评价，后桥大冲击舒适性明显改善。

在转向系统调校过程中对低速转向、高速转向、静态转向力和低速转向力矩进行调校和标定，完善转向系统性能。

转向系统有如下几个问题：（1）转向盘角度偏大；（2）转向原地沉、高速轻；（3）转向响应迟滞；（4）坏路反馈激烈。

图10 后缓冲块力值

针对以上问题，方向盘转角偏大，需通过更改转向传动比来解决，制定方案并试制样件。转向原地沉、高速轻问题需要调整助力特性曲线即转向器阀特性曲线及转向泵流量解决。

如图11所示，虚线为优化后的转向助力曲线，5 MPa时，扭矩由5.5 Nm调到4 Nm，曲线趋势基本不变；反映到方向盘手力，通过计算得出，手力由15.5 N减少到12 N。流量大时扭矩小，流量小时扭矩变大，利用这一特性，通过调整转向泵的输出流量，高速时流量小，低速时流量大，有助于解决低速沉、高速轻的问题。现有转向泵流量曲线基本满足，如图12所示：

图11 转向助力曲线

图12 转向助力曲线

转向响应迟滞与方向盘圈数、转向系统刚度、悬架刚度等因素有关。同时转向响应随上述转向传动比的调整应有所改善，并在悬架系统优化时一同进行评价和优化。

坏路反馈剧烈也与转向系统刚度、转向器效率有关，待转向器定型后与悬架系统优化中解决。

经过几轮的测试分析与调校，最后确定弹性元件和减振器等参数。并由多名主观评价工程师和国外评价专家评价结果如图13所示：

图13 主观评价结果

经过多轮底盘性优化，其中操纵稳定性侧倾梯度适中，侧倾抑制能力较强；横摆角度及响应适中，横摆收敛快速；转向系统经过标定后转向力大小适中，方向盘与车辆响应匹配较好。平顺性能车身俯仰抑制能力强，一阶二阶垂直振动吸收能力提高，悬架行程空间充足，大冲击缓解能力加强。

3 结束语

本文通过对比分析系统特性测试结果和主观评价调校的方式，进行底盘性能优化设计及验证，弥补轻型客车车型在底盘性能中的弊端，找到折中底盘性能的优化方案，为该类车型提供有效地开发流程和方法，从而减小项目后期无法达到基本目标的可能性。

[1] 管欣,宗长富,王化吉.汽车底盘动力学性能主观评价研究现状与展望[J].汽车工程学报,2011;1(3):159-174

[2] 刘志敏,程海波,周国爽.基于悬架运动学分析的车辆跑偏问题[J].科学技术与工程,2018;4(12):313-316.

[3] 孙辉.M轿车悬架K&C特性分析与底盘调校[D].长沙:湖南大学, 2015.

[4] 王长新.某轻型客车变刚度悬架系统的优化、调校与试验研究[D].长春:吉林大学,2015.

[5] 孙福禄,姜军平,孟香,等.基于仿真分析方法研究某轿车底盘调校[J].农业装备与车辆工程,2012,50(05):39-43.

[6] 郭孔辉.汽车操纵动力学原理[M].3版.南京:江苏科学技术出版社, 2011:395-406.

Tuning and Adjustment of Chassis Performance of a Light Bus

ZHANG Hongliang1, LIU Zhimin2

( 1.Renault Brilliance Jinbei Automotive Co., Ltd., Liaoning Shenyang 110044;2.CATARC (Tianjin) Automotive Engineering Research Institute Co., Ltd., Tianjin 300300 )

According to the functional requirements of light passenger cars, the geometric dimensions of the whole vehicle are different from those of passenger cars, and the chassis performance is quite different. Therefore, the chassis performance of light bus is more and more concerned by chassis engineers and in-depth research. In this paper, taking the development of chassis performance of a light bus as an example, the matching and adjustment of handling stability, ride comfort and steering performance are studied. By means of subjective evaluation and experimental verification, the matching and adjustment of chassis performance are carried out to optimize the vehicle handling stability and ride performance.

Handling stability; Ride comfort; Chassis adjustment; Subjective evaluation

U463.34

A

1671-7988(2021)24-47-05

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A

1671-7988(2021)24-47-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.024.011

张宏亮，就职于华晨雷诺金杯汽车有限公司。