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懸架設(shè)計(jì)中縱向特性的簡(jiǎn)單分析（前束和柔性）

2020-07-13 21:25:26·  來(lái)源：底盤(pán)架構(gòu)CHAARCHI設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)Dev  
　
懸架設(shè)計(jì)在越來(lái)越多的對(duì)標(biāo)工程中漸漸失去它應(yīng)有的復(fù)雜程度， 大部分汽車(chē)的底盤(pán)開(kāi)發(fā)中，對(duì)標(biāo)是最簡(jiǎn)潔也是最容易實(shí)現(xiàn)的事情，但往往容易實(shí)現(xiàn)的事情就會(huì)帶來(lái)很多隱
懸架設(shè)計(jì)在越來(lái)越多的對(duì)標(biāo)工程中漸漸失去它應(yīng)有的復(fù)雜程度， 大部分汽車(chē)的底盤(pán)開(kāi)發(fā)中，對(duì)標(biāo)是最簡(jiǎn)潔也是最容易實(shí)現(xiàn)的事情，但往往容易實(shí)現(xiàn)的事情就會(huì)帶來(lái)很多隱藏的問(wèn)題。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于底盤(pán)懸架的開(kāi)發(fā)還處于對(duì)標(biāo)KC特性， 甚至對(duì)標(biāo)硬點(diǎn)的階段，項(xiàng)目初期，測(cè)定一款或者幾款車(chē)型的KC數(shù)據(jù)， 并用于車(chē)型開(kāi)發(fā)的KC目標(biāo)值帶寬設(shè)定， 這個(gè)是最常見(jiàn)的做法，有時(shí)候一些國(guó)際知名的設(shè)計(jì)公司也會(huì)以這樣的方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作，背后的原因，個(gè)人覺(jué)得有兩種可能，要么這家公司真的不行， 要么這家公司只是懶得去和客戶(hù)解釋那么多KC背后隱藏的原理。
由于水平有限， 也僅從KC特性中的某一特性-前懸架的縱向特性（前束和柔性）出發(fā)，闡述懸架開(kāi)發(fā)的部分思路，希望可以拋磚引玉。
前懸架在汽車(chē)開(kāi)發(fā)中衍生出很多中形式，如麥弗遜， 雙叉臂，麥弗遜又分為虛擬雙叉臂和普通麥弗遜， 雙叉臂又分為奔馳寶馬陣營(yíng)和奧迪陣營(yíng)，其中奔馳陣營(yíng)的雙叉臂，縱向推桿前置， 奧迪陣營(yíng)的縱向推桿后置。好壞很難去簡(jiǎn)單評(píng)判，有句話說(shuō)的很好， 沒(méi)有最好的懸架，撇開(kāi)底盤(pán)布置談懸架性能都是耍流氓的行為。
在雙叉臂前懸架中，熟悉奔馳和奧迪的KC報(bào)告可以看出，他們的縱向前束變化趨勢(shì)在1kN以?xún)?nèi)是相反的，推桿前置的雙橫臂懸架縱向前束1kN以?xún)?nèi)為 toe-in趨勢(shì)， 在超過(guò)3kN時(shí)為toe-out趨勢(shì)，甚至逐漸接近與0°。如下圖：
 
而推桿后置的雙橫臂前懸架正好和前置的相反， 1kN以?xún)?nèi)為toe-out， 3kN以外為toe-in，直至趨于0°。
兩種懸架形式唯一相似的地方是力值越大，前束角越趨向于0，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程可通過(guò)下圖推桿前置的插圖說(shuō)明：
 
其中桿1為縱向推桿， 桿2為轉(zhuǎn)向拉桿，桿3為橫拉桿。
在1kN以為，縱向推桿內(nèi)襯套由于需要提供縱向柔性的需求，拉力很小，懸架系統(tǒng)內(nèi)力很小， 桿系運(yùn)動(dòng)可以看作為純機(jī)械運(yùn)動(dòng)， 襯套不變形，橫拉桿3外端后移，會(huì)給車(chē)輪一個(gè)toe-in的趨勢(shì)，縱向位移逐漸增大，當(dāng)縱向推桿襯套硬接觸時(shí)（襯套內(nèi)外套管基本無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)），在提供足夠大的縱向力Fx時(shí)， 也會(huì)給橫向連桿3內(nèi)襯套一個(gè)向內(nèi)側(cè)的力Fy， Fy使橫向桿3內(nèi)襯套變形，橫向桿3整體內(nèi)移，給與整個(gè)懸架一個(gè)toe-out的趨勢(shì)。達(dá)到3kN時(shí)， 前束變化趨于穩(wěn)定，但接近于0°，對(duì)于一個(gè)中級(jí)車(chē)或者大型車(chē)而言，單側(cè)車(chē)輪3kN制動(dòng)力基本為中等偏于激烈制動(dòng)的范圍，此時(shí)前輪前束需要保持為0°附近。這個(gè)應(yīng)該是縱向前束設(shè)定的共性理解。
不管是雙叉臂還是麥弗遜， 不管總向推桿是否前置，麥弗遜是否是虛擬雙球銷(xiāo)， 設(shè)定前輪中等偏重制動(dòng)的工況中， 前輪前束的變化必須趨近于0°?；谶@個(gè)思想，就很好的理解為什么普通麥弗遜懸架的轉(zhuǎn)向拉桿總是與轉(zhuǎn)向機(jī)軸向成一定夾角，并且拉桿外球頭相對(duì)于內(nèi)球頭靠前。如下圖：
 
 普通的麥弗遜懸架和雙叉臂中的縱向推桿后置的特性很像，在較大制動(dòng)力時(shí)， 普通麥弗遜懸架趨于toe-out趨勢(shì)，為了達(dá)到激烈制動(dòng)工況中前束變化為0的目的， 起始制動(dòng)時(shí)，前束變化必須為toe-in趨勢(shì)才能相互抵消。
如果需要精確控制這個(gè)相互抵消的效果，就需要考慮如下問(wèn)題。比如，達(dá)到3kN縱向力之前，推力桿的襯套位移會(huì)提供輪胎的縱向位移，輪胎的縱向位移會(huì)通過(guò)懸架的幾何關(guān)系產(chǎn)生一定的前束變化 a，而在車(chē)輛激烈制動(dòng)的工況中，縱向力的大小會(huì)引起不同橫向拉桿襯套剛度的不同位移，此位移量會(huì)產(chǎn)生一定的前束變化 b，
a和b的大小是相互抵消還是輕微toe-out，如何和別的參數(shù)進(jìn)行耦合 這都需要主機(jī)廠根據(jù)自己的整車(chē)性能進(jìn)行選擇。并不能保證每個(gè)主機(jī)廠對(duì)縱向特性的設(shè)定都如上面的一樣。
只是說(shuō)明，縱向柔性和縱向前束一樣， 并不是簡(jiǎn)單的對(duì)標(biāo)過(guò)程， 其中會(huì)有很多的參數(shù)和性能相互制約，除了上面提到的整車(chē)性能， 零部件性能的設(shè)定也會(huì)其中的一個(gè)決定性因素。 
本文通過(guò)對(duì)懸架開(kāi)發(fā)中縱向柔性和前束變化的分析思路進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，闡述整個(gè)懸架的開(kāi)發(fā)復(fù)雜程度，對(duì)于深入了解汽車(chē)底盤(pán)的設(shè)計(jì)希望會(huì)有所幫助。
 
 
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