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

懸架動力學(xué)主要就是研究懸架的K&C特性，行業(yè)內(nèi)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(xué)特性，描述由懸架運動或轉(zhuǎn)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(dǎo)向機構(gòu)幾何參數(shù)相關(guān)。對于汽車懸架而言，最本質(zhì)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(zhuǎn)彎時，由于離心力的作用導(dǎo)致左、右輪荷轉(zhuǎn)移進而引起的側(cè)傾運動及對應(yīng)的轉(zhuǎn)向運動。簡單地說，K特性主要指車輪的上、下跳動及左、右轉(zhuǎn)動表現(xiàn)出來的運動學(xué)特性。

C：Compliance，彈性運動學(xué)特性，描述輪胎受到來自地面的縱向力（含制動力、驅(qū)動力）、側(cè)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(guān)。橡膠襯套在受到外力時會產(chǎn)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(guān)于剛性副和襯套工作狀態(tài)的K/C模式。

K&C主要研究內(nèi)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(cè)傾運動、轉(zhuǎn)向運動工況；而C運動主要包含縱向力加載、側(cè)向力加載、回正力矩加載運動，分別對應(yīng)于縱向力柔度、側(cè)向力柔度，回正力矩柔度。

結(jié)合汽車?yán)碚摷皩嶋H工程，懸架K&C的研究內(nèi)容內(nèi)容見表1。

注：表中僅列出了各個工況下的主要指標(biāo)。

K&C測試設(shè)備及測試過程

實車懸架K&C測試是汽車底盤動力學(xué)開發(fā)必不可少的一項工作。

目前，行業(yè)內(nèi)主流K&C試驗臺品牌有美國MTS、英國ABD、英國LOTUS、國產(chǎn)孔輝。國內(nèi)各主機廠及技術(shù)服務(wù)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(biāo)的不同，又有具體的細(xì)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(yīng)用實車K&C報告，解讀時應(yīng)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(guān)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(biāo)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(zhuǎn)向機器人的重量（25~30kg）所對應(yīng)的狀態(tài)。因現(xiàn)代車輛大多設(shè)計狀態(tài)為整備狀態(tài)，故整備狀態(tài)的K&C測試結(jié)果可用于ADAMS/Car仿真分析結(jié)果的比對，用于調(diào)整模型精度。

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

3. 試驗坐標(biāo)系定義

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

圖4.實車K&C試驗坐標(biāo)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(biāo)系的主要差異及K&C指標(biāo)的應(yīng)用。

4. 試驗報告應(yīng)包含的基本內(nèi)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(biāo)系定義等內(nèi)容外，下述內(nèi)容是必不可少的：1) 表3標(biāo)記“★”的基本測試工況及測試指標(biāo)，以及客戶指定專項。2) 單工況試驗指標(biāo)匯總信息，如圖5所示。

圖5.單工況試驗指標(biāo)匯總信息

3) 測試指標(biāo)曲線圖，如圖6所示。

圖6.測試指標(biāo)曲線圖

相關(guān)圖書

基于編者十多年的工作經(jīng)驗編著而成，主要講解ADAMS/Car模塊在汽車底盤動力學(xué)（懸架K&C、整車操縱穩(wěn)定性、平順性、載荷）開發(fā)中的應(yīng)用。全書共14章，分為5個部分：第1~4章，軟件基本應(yīng)用；第5~7章，常見懸架、穩(wěn)定桿、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及動力學(xué)建模；第8~10章，懸架動力學(xué)模型調(diào)參、K&C仿真分析、實車K&C指標(biāo)解讀及應(yīng)用；第11~13章，整車動力學(xué)建模、調(diào)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(zé)任編輯：張淑謙

審? 核? 人：曹新宇