懸架K&C特性中各參數的分析

段勖超 楊鈞浩

摘 要：文章對懸架K&C特性中各工況的評價參數進行闡述，列舉出各參數的影響因素，并提出該參數對整車的影響，可為設計人員提供參考。

關鍵詞：K&C特性;懸架運動學;彈性運動學

Abstract： In this paper， the evaluation parameters of various working conditions in the K&C characteristics of the suspension are described， the influencing factors of each parameter are listed， and the influence of the parameter on the entire vehicle is proposed， which can provide a reference for designers.

前言

懸架K&C特性是懸架的幾何運動學（Kinematics）特性和懸架的彈性運動學（Compliance）特性的總稱，懸架K&C特性理論體系已經趨于完善，目前主要工作集中在應用方面[1]，本文將K&C特性中各參數的影響因素以及各參數對整車性能的影響進行闡述。

1 K特性

K&C特性中的運動學工況包括平行輪跳、側傾工況、轉向工況。

1.1 平行輪跳工況

平行輪跳工況評價的參數有懸架剛度、跳動轉向、跳動外傾、跳動后傾、軸距變化、輪距變化、運動學側傾中心高度[2]。

懸架剛度的影響因素有彈簧剛度、彈簧安裝杠桿比、副簧剛度、襯套剛度。如果懸架剛度過大，懸架較硬，有利于操縱、穩定性，不利于平順性;如果懸架剛度過小，懸架較軟，不利于操縱、穩定性，有利于平順性。懸架剛度決定偏頻，而前后懸架的偏頻匹配，影響車輛在行駛過程中的前后俯仰感。

跳動轉向的影響因素有橫拉桿的角度、橫拉桿的長度。隨著車輪的上跳，希望前輪前束角有減小的趨勢，后輪前束角有增大的趨勢，這樣有利于車輛不足轉向。不同類型的車跳動轉向的值大小不同，主要在不足轉向、直線、行駛穩定性、輪胎磨損之間平衡，太大不利于直線行駛穩定性和輪胎磨損。

對于雙橫臂懸架，跳動外傾的影響因素取決于上下臂的長短及上下臂內外點的相對高度;對于麥弗遜懸架，取決于下臂的長短，滑柱的角度;對于多連桿后懸架，取決外傾桿的長度及內外點的相對高度。隨著車輪的上跳，希望前后輪外傾角有減小的趨勢，保證車輛在轉彎的時候車輪最大程度上的與地面保持垂直，保證輪胎的側偏性能。

跳動后傾的影響因素有初始后傾角的大小、下臂前后點的相對高度、縱傾中心與下球頭的相對高度。隨著車輪的上跳，希望前輪后傾角有增大的趨勢，保證車輛在制動過程中抗點頭能力。但不能太大，避免載荷變化時出現回正力矩過大或過小，影響轉向手感。

軸距變化的影響因素有初始后傾角的大小、下臂前后點的相對高度、縱傾中心與輪心的相對高度。隨著車輪的上跳，希望前后輪輪心有向后移動的趨勢，即前懸架有利于軸距減小，后懸架有利于軸距增大，這樣有助于降低沖擊粗躁度，提高平順性。該性能需要與抗點頭角、跳動后傾進行平衡。

對于雙橫臂懸架，輪距變化取決于上下臂的長短及上下臂內外點的相對高度[3]，對于麥弗遜懸架，輪距變化取決于下臂的長短、滑柱的角度。隨著車輪的上跳，希望前后輪輪距有增加的趨勢，保證車輛在轉彎的時候行駛穩定性。但也不能太大，影響直線行駛穩定性和輪胎磨損。

對于雙橫臂懸架，側傾中心高度取決于上下臂的長短及上下臂內外點的相對高度，對于麥弗遜懸架，取決于下臂的長短、滑柱的角度。理論上要求側傾軸線盡量高并且和地面平行，以減弱車身的側傾趨勢，并且盡量使側傾時前后輪荷轉移相近，以保證汽車的乘坐舒適性和操縱穩定性。也不能太大，會影響直線行駛穩定性和輪胎磨損，以及直線行駛穩定性，并且容易在轉彎時出現轉向反沖現象。

1.2 側傾工況

側傾工況評價的參數有側傾剛度、前后側傾剛度分配、側傾轉向、側傾外傾。

側傾剛度的影響因素有懸架剛度、橫向穩定桿直徑、橫向穩定桿運動杠桿比。整車側傾剛度增加，有利于操縱穩定性以及控制整車側傾角的大小，但是不利于過單側凸起時頭部的橫向移動[4]。

前后側傾剛度分配的影響因素有前后質量分配、前后側傾控制、不足轉向度的大小。一般前后側傾剛度的分配與前后質量分配接近，并且需要一定的不足轉向度。前軸側傾剛度分配越大，越有利于不足轉向。

側傾轉向的影響因素有橫拉桿的角度、橫拉桿的長度、橫向穩定桿連桿的角度布置、后傾角的大小。隨著車輪上跳，希望前輪前束角有減小的趨勢，后輪前束角有增大的趨勢，這樣有利于車輛的不足轉向。不同類型的車跳動轉向的值大小不同，主要在不足轉向、直線行駛穩定性、輪胎磨損之間平衡。

側傾外傾的影響因素有跳動外傾的大小、橫向穩定桿連桿布置。隨著車輪上跳，希望前后輪外傾角有減小的趨勢，保證車輛在轉彎的時候車輪最大程度上與地面保持垂直，保證輪胎的側偏性能，此外前后側傾外傾系數應盡量匹配。

1.3 轉向工況

轉向工況評價的參數有阿克曼、力矩波動。

阿克曼的影響因素是轉向梯形的布置。一般將阿克曼百分比控制在40%～80%。

力矩波動的影響因素有轉向輸入軸、中間軸、輸出軸的軸線布置，以及中間軸兩端十字軸萬向節的相位角。一般希望轉速波動小于7%。

2 C特性

K&C特性中的彈性運動學工況包括側向力、縱向力、回正力矩工況。

2.1 側向力工況

側向力同向加載工況評價的參數有側向柔度、側向力轉向、側向力外傾。

側向力柔度的影響因素是控制側向柔度的襯套剛度的大小。設計時希望側向柔度盡可能的小，提高側向剛度，有利于直線行駛的穩定性，同時注意對轉向反沖的影響。

側向力轉向的影響因素有控制側向柔度的襯套剛度的大小，控制前束的襯套剛度的大小，以及二者的相對距離。設計時希望側向力轉向是有利于不足轉向，如果太大，將影響轉向的響應的快慢。

側向力外傾的影響因素有控制側向柔度的襯套剛度的大小，控制外傾的襯套剛度的大小，以及二者的相對距離。基本上對于前懸架側向力外傾是有利于不足轉向，后懸架的側向力外傾是有利于過度轉向，且不能太大[5]。

側向力反向加載相比于側向力同向加載有以下不同：對于前懸架，不考慮轉向系統及副車架引入的柔性;對于后懸架，不考慮副車架引入的柔性;對于后獨立懸架，如果副車架與車身剛性連接，反向加載與同向加載的特性是一致的;對于扭轉梁后懸架，由于扭轉梁本身結構會發生變形，反向與同向的特性略有不同。

2.2 縱向力工況

縱向力加載工況評價的參數有縱向柔度、縱向力轉向。

縱向柔度的影響因素是控制縱向柔度的襯套剛度的大小。設計時希望有一定的縱向柔度，以降低沖擊時的粗糙度，提高平順性能。

縱向力轉向的影響因素有控制縱向柔度的襯套剛度的大小，控制前束的襯套剛度的大小，以及二者的相對距離。設計時希望縱向力轉向是有利于不足轉向，如果太大，將影響直線制動的穩定性，在ABS/ESP標定時，需關注這個特性，保證不同路面下的穩定性。

2.3 縱向力工況

回正力矩加載工況評價的參數是回正力矩轉向。回正力矩轉向影響因素有控制側向、縱向柔度的襯套剛度的大小，控制前束的襯套剛度的大小，扭桿剛度。對于前軸，回正力矩轉向基本上都是有利于不足轉向的，因為直接反應了轉向系統的逆向剛度，所以不能太大，以免造成轉向反沖。

3 結論

懸架K&C特性的各參數可以通過仿真或者試驗的方法獲取，在需要優化某項參數時，設計人員可以通過修改本文所列該項參數對應的影響因素而達到優化K&C特性的目的。

參考文獻

[1] 李寧.乘用車懸架K&C特性試驗技術及裝備研究[D].吉林大學汽車工程學院，2013.

[2] 管欣，逄淑一，詹軍.懸架K&C特性在底盤性能分析中的研究[J].汽車技術.2010（02）.

[3] Hazem Ali Attia. Dynamic modelling of the double wishbone motor- vehicle suspension system[J]2002，European Journal of Mechanics /A Solids（1）：167-174.

[4] 劉勇.基于操縱穩定性的N2車型底盤結構改進與優化[D].天津大學車輛工程，2014.

[5] 王杰，騰騰，郇彥，張明遠，周宇飛，楊小牛.轎車用高性能聚氨酯緩沖塊[A].中國聚氨酯工業協會第十七次年會論文集[C].2014（8）.