紀(jì)秀業(yè),丁洋,侯獻(xiàn)曉
(東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心,湖北 武漢 430058)
汽車行駛動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)的匹配是一個(gè)創(chuàng)造性的過程,直至今天,車輛的底盤行駛性能的匹配調(diào)校主要依賴主觀評(píng)價(jià)來完成,通過客觀測試或虛擬計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證[1-2]。
目前車輛底盤的調(diào)校手段主要有兩種,分別為CAE虛擬調(diào)校法和實(shí)車調(diào)校法。其中,CAE虛擬計(jì)算法具有高效低成本的優(yōu)點(diǎn),在虛擬模型精準(zhǔn)建模的基礎(chǔ)上成為調(diào)校的必經(jīng)之路,實(shí)車調(diào)校法為一直以來依賴較多的主要調(diào)校方式。國外貝爾恩德·海森英等在文獻(xiàn)[1]中對(duì)行駛性能主觀評(píng)價(jià)做了詳細(xì)講解,國內(nèi)針對(duì)車輛懸架調(diào)校以及驗(yàn)證的文獻(xiàn)較少且無法量化調(diào)校結(jié)果,本文正是探討了基于主觀評(píng)價(jià)手段進(jìn)行的底盤調(diào)校匹配,并通過虛擬仿真定性的量化了主觀評(píng)價(jià)結(jié)果,對(duì)車輛的懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供必要的工程參考[2-3]。
某 MPV的前懸架為麥弗遜式獨(dú)立懸架,后懸架為五連桿非獨(dú)立懸架,通過主觀評(píng)價(jià),以目標(biāo)車輛為基準(zhǔn),每組 4人分別進(jìn)行駕駛,用統(tǒng)計(jì)的方法最終得出評(píng)價(jià)結(jié)果,如圖 1所示。
圖1 車輛調(diào)校前操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)結(jié)果
由評(píng)價(jià)結(jié)果可知,某車型的操縱穩(wěn)定性距離目標(biāo)車輛差距較大,需要在原車基礎(chǔ)上進(jìn)行底盤調(diào)校,選取車輛的穩(wěn)定性、側(cè)傾控制性能展開集中調(diào)校,并經(jīng)過調(diào)校來匹配動(dòng)態(tài)性能的平衡,從而提高整車的性能品質(zhì)。
國內(nèi)各主機(jī)廠底盤調(diào)校流程大同小異,該車型的調(diào)校流程如圖2所示。
圖2 底盤調(diào)校流程示意圖
以目標(biāo)車輛主觀評(píng)價(jià)打分結(jié)果,并對(duì)目標(biāo)車輛做出底盤性能客觀測試數(shù)值后,參考目標(biāo)車并設(shè)定該 MPV底盤性能關(guān)鍵項(xiàng)目標(biāo)帶寬如下表1所示。
表1 整車匹配設(shè)計(jì)目標(biāo)數(shù)值帶寬
根據(jù)原車輛設(shè)計(jì)軸荷,車輛 K&C試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到輪胎垂向剛度、懸架乘適剛度,可計(jì)算出車輛的前后懸架偏頻,根據(jù)公式(1):
式中:Kφ為懸架側(cè)傾角剛度;M為懸架抗側(cè)傾恢復(fù)力矩;φ為車身側(cè)傾角;Kw為懸架線剛度;B為輪距。
根據(jù)車輛性能定位及車輛基礎(chǔ)參數(shù),前、后懸架偏頻fn及角剛度Kφ需滿足公式(2)(3):
根據(jù)對(duì)應(yīng)的理論計(jì)算,借助相應(yīng)軟件Adams/car軟件,可適配調(diào)校車輛前后彈簧等基礎(chǔ)參數(shù),針對(duì)圖1的基礎(chǔ)車主觀評(píng)價(jià)結(jié)果以及公式(2)(3)定義約束,制定初步調(diào)校方案后,經(jīng)過多輪調(diào)試,得出重點(diǎn)數(shù)值變化點(diǎn)及最終調(diào)校值參數(shù)如表2、3所示[5-7]。
表2 某MPV前懸架初步調(diào)校方案參數(shù)明細(xì)
表3 某MPV后懸架初步調(diào)校方案參數(shù)明細(xì)
因主觀評(píng)價(jià)量化的局限性,將調(diào)校前某車型進(jìn)行Adams/car整車動(dòng)力學(xué)建模,模型建成后將調(diào)校前車輛的客觀測試數(shù)據(jù)與仿真模型標(biāo)定,保證虛擬建模的準(zhǔn)確性,后續(xù)調(diào)整對(duì)應(yīng)的最終調(diào)校參數(shù),對(duì)調(diào)校過程方向進(jìn)行定性驗(yàn)證[6]。
3.2.1 車輛操縱穩(wěn)定性仿真分析驗(yàn)證
根據(jù)《GB/T 6323-2014 汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)中的穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)以及轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)進(jìn)行整車調(diào)校前后性能仿真對(duì)比,載荷為兩人載荷狀態(tài),對(duì)比結(jié)果如下[10]。
圖3 前后側(cè)偏角之差仿真曲線
圖4 整車側(cè)傾增益仿真曲線
表4 某車型穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)仿真分析數(shù)據(jù)
圖5 整車幅頻特性仿真曲線
圖6 整車相頻特性仿真曲線
表5 某車型轉(zhuǎn)向角脈沖試驗(yàn)仿真分析數(shù)據(jù)
仿真結(jié)果表明,該車輛在調(diào)校后不足轉(zhuǎn)向度、共振峰頻率都有相應(yīng)提高,車輛側(cè)傾角及相位滯后角有所降低,表明該車輛在調(diào)校后穩(wěn)定性有對(duì)應(yīng)提高,車輛響應(yīng)有所提高。
通過以上調(diào)校計(jì)算及計(jì)算機(jī)虛擬仿真可知,調(diào)校參數(shù)建模下的仿真結(jié)果滿足表1目標(biāo)指定帶寬值。
在完成調(diào)校分析計(jì)算以及調(diào)校方案準(zhǔn)備之后,對(duì)車輛進(jìn)行設(shè)計(jì)狀態(tài)核查,核查內(nèi)容包含:前后軸荷、零部件連接、輪胎胎壓、四輪定位參數(shù)、整車及懸架姿態(tài)等。所選評(píng)價(jià)路面為車輛試驗(yàn)場以及場外路面。試驗(yàn)場內(nèi)路面包含長直線性能道和評(píng)價(jià)組合路面,包括碎石路、鵝卵石路、長波路面等。場外路面有接縫路面、坑洼路面、不同等級(jí)國道路面以及單、雙減速帶沖擊路面等。按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義目標(biāo)完成不同路面下對(duì)應(yīng)工況的主觀評(píng)價(jià),并對(duì)結(jié)果進(jìn)行記錄[8-9]。
針對(duì)某車型調(diào)校前后的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果如圖7所示。
整車評(píng)價(jià)結(jié)果表明,經(jīng)過多輪次懸架調(diào)校,該車輛在操縱穩(wěn)定性方面得到了提高和完善,能夠達(dá)到目標(biāo)車輛的性能目標(biāo),說明了調(diào)校方向的正確性。
圖7 調(diào)校后車輛操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)雷達(dá)圖
(1)本文利用主觀評(píng)價(jià)手段完成了某MPV的底盤調(diào)校與匹配,對(duì)車輛的底盤性能調(diào)校內(nèi)容以及流程做了詳細(xì)的介紹,為車輛的底盤調(diào)校方式提供了一種參考——虛擬調(diào)校法,具有很實(shí)際的工程意義。
(2)運(yùn)用ADAMS/Car軟件對(duì)調(diào)校的定性結(jié)果實(shí)現(xiàn)了虛擬量化驗(yàn)證,驗(yàn)證了虛擬調(diào)校與實(shí)車調(diào)校方向的正確性。
(3)因篇幅限制,后續(xù)對(duì)該調(diào)校車輛需進(jìn)行懸架K&C試驗(yàn)測試、整車轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、操穩(wěn)舒適性進(jìn)行嚴(yán)格客觀測試驗(yàn)證,以便彌補(bǔ)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果的不足之處。