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懸架設計中縱向特性的簡單分析（前束和柔性）

2020-07-13 21:25:26·  來源：底盤架構(gòu)CHAARCHI設計開發(fā)Dev  
　
懸架設計在越來越多的對標工程中漸漸失去它應有的復雜程度， 大部分汽車的底盤開發(fā)中，對標是最簡潔也是最容易實現(xiàn)的事情，但往往容易實現(xiàn)的事情就會帶來很多隱
懸架設計在越來越多的對標工程中漸漸失去它應有的復雜程度， 大部分汽車的底盤開發(fā)中，對標是最簡潔也是最容易實現(xiàn)的事情，但往往容易實現(xiàn)的事情就會帶來很多隱藏的問題。
目前國內(nèi)外對于底盤懸架的開發(fā)還處于對標KC特性， 甚至對標硬點的階段，項目初期，測定一款或者幾款車型的KC數(shù)據(jù)， 并用于車型開發(fā)的KC目標值帶寬設定， 這個是最常見的做法，有時候一些國際知名的設計公司也會以這樣的方式進行開發(fā)工作，背后的原因，個人覺得有兩種可能，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)，闡述懸架開發(fā)的部分思路，希望可以拋磚引玉。
前懸架在汽車開發(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和奧迪陣營，其中奔馳陣營的雙叉臂，縱向推桿前置， 奧迪陣營的縱向推桿后置。好壞很難去簡單評判，有句話說的很好， 沒有最好的懸架，撇開底盤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報告可以看出，他們的縱向前束變化趨勢在1kN以內(nèi)是相反的，推桿前置的雙橫臂懸架縱向前束1kN以內(nèi)為 toe-in趨勢， 在超過3kN時為toe-out趨勢，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以內(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，整個運動過程可通過下圖推桿前置的插圖說明：
 
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， 桿系運動可以看作為純機械運動， 襯套不變形，橫拉桿3外端后移，會給車輪一個toe-in的趨勢，縱向位移逐漸增大，當縱向推桿襯套硬接觸時（襯套內(nèi)外套管基本無相對運動），在提供足夠大的縱向力Fx時， 也會給橫向連桿3內(nèi)襯套一個向內(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，給與整個懸架一個toe-out的趨勢。達到3kN時， 前束變化趨于穩(wěn)定，但接近于0°，對于一個中級車或者大型車而言，單側(cè)車輪3kN制動力基本為中等偏于激烈制動的范圍，此時前輪前束需要保持為0°附近。這個應該是縱向前束設定的共性理解。
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， 設定前輪中等偏重制動的工況中， 前輪前束的變化必須趨近于0°?；谶@個思想，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)向機軸向成一定夾角，并且拉桿外球頭相對于內(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，在較大制動力時， 普通麥弗遜懸架趨于toe-out趨勢，為了達到激烈制動工況中前束變化為0的目的， 起始制動時，前束變化必須為toe-in趨勢才能相互抵消。
如果需要精確控制這個相互抵消的效果，就需要考慮如下問題。比如，達到3kN縱向力之前，推力桿的襯套位移會提供輪胎的縱向位移，輪胎的縱向位移會通過懸架的幾何關(guān)系產(chǎn)生一定的前束變化 a，而在車輛激烈制動的工況中，縱向力的大小會引起不同橫向拉桿襯套剛度的不同位移，此位移量會產(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)進行耦合 這都需要主機廠根據(jù)自己的整車性能進行選擇。并不能保證每個主機廠對縱向特性的設定都如上面的一樣。
只是說明，縱向柔性和縱向前束一樣， 并不是簡單的對標過程， 其中會有很多的參數(shù)和性能相互制約，除了上面提到的整車性能， 零部件性能的設定也會其中的一個決定性因素。 
本文通過對懸架開發(fā)中縱向柔性和前束變化的分析思路進行簡單介紹，闡述整個懸架的開發(fā)復雜程度，對于深入了解汽車底盤的設計希望會有所幫助。
 
 
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