汽車底盤性能主觀評價與調校方法的研究

張端軍，鹿鵬程，趙曰賀

江蘇建筑職業技術學院智能制造學院，江蘇徐州 221116

0 引言

汽車底盤匹配與調校是汽車底盤開發非常重要的環節，汽車底盤匹配與調校是通過對影響汽車底盤性能的零部件參數進行不斷迭代優化使汽車的性能指標不斷向設計目標靠攏的過程，所以汽車底盤性能的好壞很大程度取決于底盤匹配與調校的優劣。汽車底盤匹配與調校有3種不同的開發方法：主觀評價、客觀測試及CAE仿真分析，研發人員通過協調使用這3種方法，并經過反復迭代，最終確定能夠滿足設計目標的量產底盤零件設計方案[1]。

CAE仿真分析對整車模型的準確度要求較高，目前部分零件的仿真模型是在忽略了很多限制條件下建立的，與真實零件的性能特性曲線有一定差距，故仿真結果與實際結果存在差異。客觀測試對試驗儀器的精度要求較高，儀器精度太低會導致測得的參數不準確;同時客觀測試的性能參數指標選擇也是一個問題，所選擇的客觀測試參數指標必須要真實準確地反映車輛的底盤特性;在某些方面，客觀測試與主觀評價結果的一致性還不是很好[2]。主觀評價是一種非常有效的汽車底盤匹配與調校方法，該方法耗時短，無須大量的準備工作，可以獲得精度較高的分析結果且最貼近消費者感受，因此主觀評價是目前能夠全面且有效地評價汽車底盤性能的主要方法。

1 主觀評價

1.1 主觀評價人員基本素質要求

主觀評價方法能有效使用的前提是評價人員已接受過充分的培訓并已經具備了主觀評價相關的知識技能。主觀評價人員應具備以下基本素質要求：首先應具備扎實的汽車動力學相關理論知識，這是進行性能評估及判斷的基礎;其次主觀評價人員應具備熟練的駕駛技能和豐富的駕駛經驗，因為在進行操穩評價時需要將汽車開到極限狀態來判斷汽車的操穩性能，且主觀評價人員在進行主觀評價時均需將車身電子穩定系統關閉，不然會影響評價結果，所以要求評估人員應具備極限駕駛的能力;最后評價人員應具備較好的感知及評價能力，在進行靜態或動態評估過程中，評價人員應能清晰感知汽車各方面的表現及細微的差距并能根據感知到的細節對車輛的底盤性能指標進行評價，最后能將所評價的項目清晰準確地表達出來。

1.2 主觀評價車輛要求

在進行主觀評價之前必須先要保證評價車輛狀態的正確性。對于標量產車在進行評價之前應先進行底盤零部件檢查，確保底盤零部件沒有開裂或漏油等情況。如果知道對標車四輪定位數據還應做四輪定位確保定位參數處于誤差范圍之內。另外對標車輪胎胎壓應為廠家標注的胎壓，還應對車重、行駛里程、車輛配置等信息進行記錄。對于開發樣車，在進行評價之前除對標車車輛要求外還應確保調校樣件的正確性，保證車輛安裝的是需要評價的零部件狀態，像減振器彈簧這類左右對稱件應確保左右零件參數相差在10%以內。如果需要對多輛開發樣車進行評估，那么盡可能使用同一批次制造的樣車且樣車狀態相差不多，不同樣車所裝配的調校樣件參數相差也應在10%以內，盡可能降低車與車的差異帶來的評價差異。

1.3 主觀評價評分標準

為了能夠對汽車的性能進行主觀描述，同時也能夠合理地對不同車輛的性能進行比較，需要采用一套合適且固定的方法對主觀評價進行評分，目前最常用的主觀評價評分方法主要有定性排序法和定量評分法兩種。

定性排序法是評價人員先對參考車輛進行評價，然后再對其他車輛進行評價，此時評價者在評價過程中只需給出“更好”或“更壞”的評價就可以，最后給出參考車輛與其他車輛的性能排序即可。這種方法雖然能夠表達車輛之間的性能差別，但是并不能描述車輛之間性能差別的大小，且當評價車輛較多時，評價者在進行排序時容易產生混亂而無法合理排序，所以此方法應用不多。

定量評分法是評價人員根據自身感受對車輛的性能進行評價，再通過一定的準則將評價進行量化并給出具體分值，該分值能夠具體定量地描述車輛底盤性能。通過性能評價指標的分值可以了解車輛的性能好壞，同時也能根據分值對不同車輛進行橫向對比，該方法是目前各大車企普遍采用的主流主觀評價評分方法，該方法的精度取決于評價人員能否給出合適的分值，評價人員經驗越豐富則評價結果精度越高。

定量評分法的評分標準分為7分制與10分制兩種，不同國家的評分標準也略有不同。美國有兩個關于汽車性能主觀評價的評分標準，即SAE J1441與SAE J1060。SAE J1441主要是針對車輛操縱穩定性的評價評分標準，該評分標準為10分制評分標準，5分是邊界線，汽車性能評價評分處于6～10分是期望區間，汽車性能評價評分處于1～4分是非期望區間。10分代表汽車性能最好，1分代表汽車性能最差[3]，如圖1所示。

圖1 SAE J1441評分標準

SAE J1060主要是針對輪胎噪聲及舒適性的主觀評價評分標準。同樣也是10分制評分標準，5分是邊界線，汽車性能評價評分處于6～10分是可以接受的，汽車性能評價評分處于1～4分是不能接受的。除此之外，該評分標準還增加了評價條件[4]，如圖2所示。

圖2 SAE J1060評分標準

德國貝爾恩德·海森英教授及調校專家漢斯·于爾根·布蘭德耳提出了一種雙層次評價體系10分制評分標準[5]，該評分標準規定車輛性能主觀評價評分在5分及以上為合格，4分及以下為不合格。為了更精確地進行評價，還可以在5分和9分之間給出0.5分和0.25分，如圖3所示。雙層次評價體系評分等級釋義見表1。

圖3 雙層次評價體系評分標準

表1 雙層次評價體系評分等級釋義

日本采用的是7分制評分標準，4分是邊界線，汽車性能評價評分處于5～7分是可以接受的，汽車性能評價評分處于1～3分是不能接受的[6]，如圖4所示。

圖4 日本7分制評分標準

我國汽車企業多數采用10分制評分標準，分值評價標準與SAE J1060評分標準及德國貝爾恩德·海森英教授的評分標準基本一致，車輛性能評分分值處于4分及以下是不可接受的，必須進行更改，車輛性能評分分值處于5分及以上的可以接受，但5～6分需要進行優化。相比于7分制評分標準，10分制評分標準更能準確描述車輛底盤性能狀態，10分制評分標準將車輛性能從壞到好的程度分得更加細致。有些評價人員還會用具體分值后面加“+”或“-”來描述車輛性能狀態，比如“7+”和“7-”代表車輛實際性能表現比7分好一點或者壞一點。本文認為遇到類似情況，評價人員可以采用德國貝爾恩德·海森英教授的評分標準，使用“7.25”或者“6.75”的分值來表示車輛實際性能表現比7分好一點或者壞一點，因為“+”或“-”的表示方法只能定性并不能定量來表示車輛底盤性能狀態，不利于后期分數的統計。

1.4 主觀評價指標

汽車底盤性能主要包括加速性能、制動性能、NVH性能、操縱穩定性、舒適性及轉向性能，加速性能中關于動力總成系統的主觀評價不在底盤性能評價范圍之內，NVH性能中關于車身的噪聲也不在底盤性能評價范圍之內。但是加速時底盤的性能表現及底盤部件如輪胎、轉向系統的NVH性能應在底盤性能評價范圍之內，不過上述性能并不單獨列出評價，一般是合并在其他項目中一起評價，故此底盤性能評價應有4個方面：操縱穩定性、舒適性、轉向性能及制動性能。目前國內主機廠針對底盤性能評價的指標并不是很全面[7-8]，本文通過查閱文獻并結合以往項目總結出一套主觀評價指標，該評價體系比較全面，評價體系主要評價指標見表2至表5。

表2 操縱穩定性主觀評價指標

表3 舒適性主觀評價指標

表4 轉向性能主觀評價表

表5 制動性能主觀評價指標

2 底盤匹配與調校

2.1 調校準備

底盤匹配與調校工作要求是連續進行的，間隔時間過長會導致主觀感覺前后有差異，從而會影響調校準確性。這就需要在調校之前進行充分準備。

首先要保證樣車狀態的正確性。車輛質量及前后軸質量分配情況應與設計值一致，若不一致應該配重;拿到樣車后檢查車輛四輪定位參數是否正確，否則需重新調整四輪定位參數;樣車所用底盤零部件狀態、輪胎氣壓、車身姿態等參數應正確。

還要提前準備好調校樣件。在進行調校前應將所有調校樣件制作完成，調校樣件一般應為基準參數上下各兩到三擋，且左右兩側零件參數不應相差太大。

2.2 性能調校

底盤性能調校一般包括懸架調校、轉向調校、輪胎調校及制動調校4個部分，底盤性能調校一般為多輪次循環調校，并沒有嚴格的先后順序。但是，因為懸架調校與輪胎調校會影響轉向手感及制動性能，所以懸架調校與輪胎調校一般要放在轉向調校與制動調校之前進行。

懸架調校的調校對象一般為彈簧、穩定桿、減振器及各種襯套。彈簧主要是調校剛度大小及彈簧墊的材料及厚度;穩定桿主要是調校扭轉剛度大小，固定穩定桿的襯套也可以進行調校;各種襯套主要是調校徑向剛度、軸向剛度及扭轉剛度大小，另外可調校的參數還有動剛度、剛度線性區間，如果襯套有空心部分，還應區分空心方向剛度大小和實心方向剛度大小;減振器是懸架調校的重中之重，主要是通過更改減振器內部閥片、彈簧、閥座等零件來調整減振器低速、中速、高速的力值大小，同時減振器連接處襯套、緩沖塊及Top-mount也是可以進行調校的。一般先確定好彈簧、穩定桿、襯套的相關參數，然后對減振器進行調校，之后對彈簧、穩定桿、襯套進行更進一步的細致調校，最后對減振器進行優化調校，這樣循環多次最終達到性能最優。

轉向調校主要是調校轉向手感，使用軟件更改相關參數來實現。轉向手感調校主要是調校轉向力矩、回正特性、轉向阻尼和轉向摩擦等參數。轉向力矩及回正特性調校參數是隨車速變化的曲線，需要在不同車速對相應曲線進行調校。轉向阻尼根據車速及轉向頻率來進行調校，轉向摩擦主要是調校車速60 km/h以上中心轉向位置的摩擦感。

輪胎調校由主機廠與供應商的工程師共同完成，可調校的參數有橡膠材料配方、胎面花紋、帶束層寬度和角度、胎面硬度、胎側厚度、三角膠材料及結構參數等。輪胎調校一般由供應商提供不同參數組合的樣胎，并挑出本輪特性最優樣胎，調校工程師給出下一步調校優化方向，供應商根據優化方向再制作下一輪樣胎。

制動系統調校主要包括主制動系統調校及電子穩定程序(ABS/ESP)系統調校。主制動系統調校主要包括制動力、制動踏板感覺、制動力分配及制動效能等方面的調校。通過調整主缸參數、真空助力器特性參數、制動踏板行程、摩擦片材料等參數來達到最優效果。電子穩定程序系統的調校一般為供應商調校主機廠驗收，主要看介入時機、介入突兀感及激進強烈程度，還需要在高低附著地面、冰雪路面進行驗證。

3 結束語

本文總結出一套完整的主觀評價體系及評價方法，包括操縱穩定性、舒適性、轉向特性及制動特性4個方面，可以全面地對車輛底盤性能進行評價。另外還給出了大量車輛底盤性能匹配與調校的調校參數及調校方法，可以為底盤主觀評價及匹配調校工作提供一定參考。