在商用型MPV上開發(fā)家用型MPV

李小俊

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230009）

引言

平臺化是指在開發(fā)新車型時使用相同或者近似的底盤系統(tǒng)，該底盤系統(tǒng)可滿足開發(fā)車型的承載能力要求，在同一平臺下可以衍生出風(fēng)格迥異的多種產(chǎn)品，大眾汽車是平臺化最成功的企業(yè)，同平臺技術(shù)的應(yīng)用提高了零部件的通用化，降低成本、縮短開發(fā)周期。本文主要針對市場營銷在大量市場調(diào)研情況下需要開發(fā)一款家用MPV車型，根據(jù)底盤動力學(xué)性能，正確匹配懸架參數(shù)，利用ADAMS仿真工具，在現(xiàn)有商用MPV平臺上開發(fā)一款家用MPV車型，通過分析計算整車性能符合家用MPV要求。底盤系統(tǒng)主要由懸架、轉(zhuǎn)向、制動三大部分組成， 根據(jù)市場調(diào)研，在商用MPV上開發(fā)家用MPV整車尺寸相當(dāng)，重量相當(dāng)，造型符合家族風(fēng)格，底盤舒適型增強。為縮短開發(fā)周期及降低開發(fā)成本，轉(zhuǎn)向、制動主體部分沿用商用 MPV，懸架系統(tǒng)需重新開發(fā)，懸架系統(tǒng)主要影響整車的操穩(wěn)性能、平順性及承載性能，將前期的開發(fā)經(jīng)驗應(yīng)用于新車型中形成一個跨院、跨事業(yè)部合作、同步協(xié)作、多平臺同步開發(fā)的合作模式，提升懸架正向開發(fā)與整車匹配能力，整車性能目標(biāo)統(tǒng)籌考慮，設(shè)計更優(yōu)化。

1 整體框架的構(gòu)思

懸架開發(fā)及整車匹配工作整體分為：匹配啟動（前期仿真分析）、整車性能（mule車整車性能實驗）、匹配實驗（實驗驗證及整改）、匹配結(jié)束。

圖1 整體框架

2 技術(shù)方案

2.1 操穩(wěn)性：導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計

導(dǎo)向機構(gòu)影響操縱穩(wěn)定性的最主要因素，操穩(wěn)性分析主要進行導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計，本文懸架導(dǎo)向機構(gòu)由縱拉桿（上下臂）和橫向推力桿（扭梁）組成。

2.1.1 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計要求

（1）懸架簧上載荷變化時，保證輪距變化不超過±4.0mm，輪距變化大會引起輪胎磨損；

（2）懸架簧上載荷變化時，四輪定位參數(shù)在設(shè)計范圍之內(nèi)；

（3）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時應(yīng)有合適的車身側(cè)傾角，在 0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于6o，車輪與車身的傾斜同向來增強不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。

2.1.2 導(dǎo)向機構(gòu)的布置參數(shù)

（6）發(fā)電機在電力系統(tǒng)中運行時，由于受到外界因素的干擾，可能會因為外部短路引起過電流，為系統(tǒng)帶來不利影響。當(dāng)發(fā)電機容量在1MW以下時，只需要裝設(shè)過電流保護即可；如果發(fā)電機容量大于50MW時，需要裝設(shè)復(fù)合電壓啟動過電流保護。

（1）縱傾中心：采用作圖法作上下臂轉(zhuǎn)動軸的平行線，兩線交點即為縱傾中心，P點即為縱傾中心。

圖2 縱傾中心

（2）側(cè)傾中心：通過車輪中心的橫向垂直平面上的一點，在這點上給簧載質(zhì)量施加一個側(cè)向力，使簧載上質(zhì)量不產(chǎn)生側(cè)傾運動。根據(jù)汽車動力學(xué)C卷（M米奇克著），帶橫向推力桿的后懸架，其側(cè)傾中心在橫拉桿與汽車中心垂直軸的交點上。

（3）上下縱臂長度的確定：雙縱臂式懸架的上、下臂長度對車輪上、下跳動時前輪的定位參數(shù)影響很大。雙橫臂式前懸架設(shè)計成上橫臂短、下橫臂長，輪距變化要小，輪胎磨損少，應(yīng)選擇上、下擺臂長度之比在 0.6左右；為保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，希望前輪定位角度的變化較小，這時應(yīng)選擇上、下擺臂長度之比在 1.0左右。綜合以上分析，懸架的上、下擺臂長度之比應(yīng)在 0.6～1.0。美國克萊斯勒和通用汽車公司分別認為上、下擺臂長度之比取0.7和0.66為最佳。

2.1.3 側(cè)傾角的計算

2.1.4 側(cè)傾角剛度、剛度、側(cè)傾穩(wěn)定性

側(cè)傾角剛度過小而側(cè)傾角過大的汽車操縱穩(wěn)定性較差，要求側(cè)向加速度0.4g時，汽車車身的側(cè)傾角不超過6o。

前、后懸側(cè)傾角剛度的分配影響側(cè)傾角大小，從而影響汽車轉(zhuǎn)向特性，為滿足汽車稍有不足轉(zhuǎn)向的要求，應(yīng)使前輪的側(cè)偏角大于后輪的側(cè)偏角，所以前輪的側(cè)傾角剛度一般略大于后輪的側(cè)傾角剛度。對于 MPV設(shè)計前后懸側(cè)傾角剛度比值一般在 1.4～2.6。計算結(jié)果是 1.35，后懸側(cè)傾角剛度偏大適當(dāng)調(diào)小，側(cè)傾穩(wěn)定角滿足設(shè)計要求，比宜商 MPV側(cè)傾好。

2.2 平順性

2.2.1 偏頻的計算

前懸架偏頻應(yīng)滿足1.0～1.6，后懸架偏頻一般在1.17～1.58范圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求，懸架偏頻比一般在0.8～1.0。

2.2.2 相對阻尼系數(shù)

（1）相對阻尼系數(shù)的確定

減振器的阻尼作用在與不同剛度及不同簧上質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配使用時，會產(chǎn)生不同的阻尼效果，用相對阻尼系數(shù)來判斷振動衰減的快慢程度：

懸架阻尼的匹配計算為：

mf-懸架簧載質(zhì)量

參考同類車型，取前懸相對阻尼系數(shù)=0.24；

取后懸相對阻尼系數(shù)=0.3；

（2）前后懸阻尼計算

減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)而言即分為壓縮行程相對阻尼系數(shù)及伸張行程相對阻尼系數(shù)，一般伸張行程的相對阻尼系數(shù)大于壓縮時的相對阻尼系數(shù)。

K為懸架系統(tǒng)垂直剛度

2.2.3 前后懸架撓度的計算

懸架靜撓度與偏頻之間的關(guān)系：

其中fc為靜撓度，nf為懸架偏頻，懸架動撓度是滿載平衡位置開始，懸架壓縮到緩沖塊最大允許變形量，動撓度的計算公式為：

表1 懸架計算結(jié)果

其中 fd為動撓度，Lp為減振器行程，Lh緩沖塊長度，i′為杠桿比。總的計算結(jié)果如上：

2.3 承載性設(shè)計

分析懸架強度，滿足整車的承載性能要求，分析流程如下：

圖4 懸架強度分析流程

3 懸架KC分析

通過對商用車型懸架、家用車型懸架及家用車型同類型懸架做同向輪跳、反向輪跳、側(cè)向力加載、縱向力加載、回正力矩仿真分析，反跳外傾變化率僅取決于輪距，輪距越小變化越大，家用版車型軸距變化小，有利于減小上擺臂縱向沖擊。

3.1 前束

后懸架是非獨立懸架，后輪前束角不可調(diào)，后輪前束角靠輪轂斷面角度進行保證，車輪上跳時前束多設(shè)計成零值或負值，負前束是整車質(zhì)量變化引起質(zhì)心位置變化時轉(zhuǎn)向依然方便轉(zhuǎn)向，本文前束基本為0。

圖5 前束與輪跳的關(guān)系

3.2 外傾角

因為是非獨立懸架，反跳外傾變化率僅取決于輪距，輪距越小變化越大。

圖6 外傾角與輪跳的關(guān)系

3.3 后傾角

主銷后傾角利于汽車直線行駛，主銷后傾角越大主銷后傾力矩越大，一般要求在～之間，圖示在設(shè)計范圍內(nèi)符合懸架要求。

圖7 后傾角與輪跳的關(guān)系

3.4 單邊輪心距

圖8 輪心距與力的關(guān)系

懸架更改后單邊輪心距變化更小，減小輪胎磨損，對用戶更有利。

4 結(jié)論

本文介紹了在宜商MPV上開發(fā)宜家MPV的過程，重點闡述了操穩(wěn)性、平順性及KC，利于ADAMS對懸架及整車進行仿真，縮短開發(fā)周期降低開發(fā)成本，為后期mule車搭載實驗驗證奠定理論基礎(chǔ)。

[1] 趙海賓,趙巍.汽車懸架系統(tǒng)建模與仿真研究[J].汽車實用技術(shù),2016.2.

[2] 余志生.汽車?yán)碚?北京:機械工業(yè)出版社,2000.

[3] 陳立平,張云清,任衛(wèi)群,覃剛.機械系統(tǒng)動力學(xué)分析及 ADAMS應(yīng)用教程.

[4] 廖抒華,曹玨,鐘金志.ADAMS懸架模型精度提高的一種方法[J].汽車實用技術(shù),2016,2.