ADAMS/Car在汽車底盤動力學開發(fā)中的應用——懸架K&C基礎知識及仿真分析

懸架動力學主要就是研究懸架的K&C特性，行業(yè)內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，幾何運動學特性，描述由懸架運動或轉向運動引起車輪定位參數(shù)變化的規(guī)律，主要與懸架的導向機構幾何參數(shù)相關。對于汽車懸架而言，最本質的運動是汽車的前行過程中，遇到凸凹不平路面時的車輪上、下跳動；或者車輛轉彎時，由于離心力的作用導致左、右輪荷轉移進而引起的側傾運動及對應的轉向運動。簡單地說，K特性主要指車輪的上、下跳動及左、右轉動表現(xiàn)出來的運動學特性。

C：Compliance，彈性運動學特性，描述輪胎受到來自地面的縱向力（含制動力、驅動力）、側向力、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。橡膠襯套在受到外力時會產生變形，不同襯套之間的剛度匹配會影響懸架特性，從而影響到整車的操縱穩(wěn)定性。

特別說明一點，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)建時關于剛性副和襯套工作狀態(tài)的K/C模式。

K&C主要研究內容

根據(jù)上述基本概念，實際工程中，K運動主要為雙輪垂向跳動、側傾運動、轉向運動工況；而C運動主要包含縱向力加載、側向力加載、回正力矩加載運動，分別對應于縱向力柔度、側向力柔度，回正力矩柔度。

結合汽車理論及實際工程，懸架K&C的研究內容內容見表1。

注：表中僅列出了各個工況下的主要指標。

K&C測試設備及測試過程

實車懸架K&C測試是汽車底盤動力學開發(fā)必不可少的一項工作。

目前，行業(yè)內主流K&C試驗臺品牌有美國MTS、英國ABD、英國LOTUS、國產孔輝。國內各主機廠及技術服務公司所使用的K&C試驗臺品牌見表2所示。

試驗工況與試驗配置

實車懸架K&C試驗主要有6大工況，但每個工況因試驗配置或考查指標的不同，又有具體的細分工況，見表3。

K&C報告解讀基本注意事項

為便于更好地應用實車K&C報告，解讀時應注意下述基本事項。

1. 車輛基本信息

常規(guī)的K&C報告在報告的開始前幾頁會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.實車K&C報告車輛基本信息

對于讀者來說，要著重關注一下試驗車輛的懸架類型，因為不同的懸架類型，部分K&C指標會有著較大差異，如獨立與非獨立懸架的平跳前束、輪距變化等。

2. 試驗載荷狀態(tài)

試驗車輛的試驗載荷狀態(tài)在K&C報告上是必須體現(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，加上轉向機器人的重量（25~30kg）所對應的狀態(tài)。因現(xiàn)代車輛大多設計狀態(tài)為整備狀態(tài)，故整備狀態(tài)的K&C測試結果可用于ADAMS/Car仿真分析結果的比對，用于調整模型精度。

2) 半載狀態(tài)：指試驗車輛按設計半載軸荷進行配載的試驗狀態(tài)。半載試驗是K&C測試中最為常見的載荷狀態(tài)，達70%~80%，因為其相對更接近車輛實際使用時的載荷狀態(tài)。

3) 滿載狀態(tài)：指試驗車輛按設計滿載軸荷進行配載的試驗狀態(tài)。

3. 試驗坐標系定義

ADAMS/Car懸架K&C仿真分析使用的是大地坐標系，而實車K&C測試所使用的是車輛坐標系，即ISO8855所定義的坐標系，如圖4所示。

圖4.實車K&C試驗坐標系ISO定義

表2有利于讀者掌握ADAMS/Car懸架K&C仿真分析和實車K&C測試所用坐標系的主要差異及K&C指標的應用。

4. 試驗報告應包含的基本內容

一份規(guī)范的K&C試驗報告，除包含上述車輛基本信息、試驗載荷狀態(tài)、試驗坐標系定義等內容外，下述內容是必不可少的：1) 表3標記“★”的基本測試工況及測試指標，以及客戶指定專項。2) 單工況試驗指標匯總信息，如圖5所示。

圖5.單工況試驗指標匯總信息

3) 測試指標曲線圖，如圖6所示。

圖6.測試指標曲線圖

相關圖書

基于編者十多年的工作經驗編著而成，主要講解ADAMS/Car模塊在汽車底盤動力學（懸架K&C、整車操縱穩(wěn)定性、平順性、載荷）開發(fā)中的應用。全書共14章，分為5個部分：第1~4章，軟件基本應用；第5~7章，常見懸架、穩(wěn)定桿、轉向系統(tǒng)的結構、功能及動力學建模；第8~10章，懸架動力學模型調參、K&C仿真分析、實車K&C指標解讀及應用；第11~13章，整車動力學建模、調參，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、整車動態(tài)載荷的提取與分解。

撰? 稿? 人：計旭

責任編輯：張淑謙

審? 核? 人：曹新宇