悬架运动学及柔顺性(K&C)试验介绍

悬架运动学及柔顺性（K&C）试验介绍

时间：2011-05-16 11:55:09 来源：奇瑞汽车股份有限公司试验技术中心整车试验部戚海波薛志祥张珣本文主要介绍悬架运动学及柔顺性（K&C）试验台的结构组成、试验项目以及其在底盘开发中的应用。

【摘要】汽车操纵稳定性是汽车主要性能之一。卓越的操纵稳定性能不仅大大提高了汽车主动安全性，更能给驾驶者带来驾驶乐趣。随着我国汽车行业的迅猛发展，用户对汽车产品的性能要求不断提高，并越来越关注整车的操纵稳定性。

汽车的悬架运动学及柔顺性特性对整车的操纵稳定性水平具有决定性的影响，因此国际上各大汽车生产厂家及试验机构都通过购买悬架运动学及柔顺性参数测量设备来提升其在整车底盘设计和操稳调校方面的能力。

1. K&C试验台介绍

悬架运动学及柔顺性试验台简称K&C试验台，主要用来测量悬架及转向系统的几何运动学（Kinematics）特性和各种受力情况下的柔顺性（Compliance）数据，这些特性和数据在很大程度上影响着整车的操纵稳定性水平。

K&C试验的基本原理就是向车辆的悬架系统施加一系列的载荷和位移输入。对于准静态

K&C试验，为了不激励起任何惯性、减振器或橡胶衬套引发的动态力，输入施加的速度很缓慢。

K&C试验台在此过程中测量大量的参数，通过这些参数可以得到与车辆悬架性能相关的主要参数，包括悬架刚度和迟滞，Bump Steer，Roll Steer，侧倾刚度，纵向和侧向柔性转向，以及转向系统特性。对这些参数的理解对于彻底理解车辆的行驶性、平顺性、转向和操纵性具有决定意义。

K&C试验结果可以为ADAMS等CAE分析软件提供辅助验证，提高仿真的准确性，为设计和试验开发提供有力支持。

通过K&C试验、道路上的客观测量试验和主观评价试验的结果进行系统分析，我们可以找出车辆在操纵稳定性方面存在的问题以及问题的原因。

K&C双轴试验台

2. K&C测试系统的主要结构

悬架运动学和柔顺性测试系统包括四个主要的子系统：

• 平台模块

• 反力框架和车身夹持系统

• 位置和负载传感器

• 控制和仪表系统

A. 平台模块

双轴K&C试验台使用四个平台模块，以便于在各个车辆轮胎胎面施加位移或者作用力。每个平台模块均为轮胎表面提供了垂直、侧向、纵向、侧倾和转动5个自由度的运动。

平台模块设计具有高刚度，以减少测试系统本身的偏差。此外，测试工程师可以通过平台模块之间的开放空间非常方便地接触到车辆悬架系统。

B. 反力框架和车身夹持系统

系统有一个框架钢结构的基座，基座上有三个闭环位置控制的通道，因此可以根据需要测试的车辆，对平台模块进行自动轴距调整和前后轮距调整。此外，车身夹持系统用来将车身与试验台进行固定。

C. 位置和负载传感器

系统的四个平台模块都分别安装有5个自由度的位移传感器及6个自由度的力和力矩传感器，可以对轮胎接地点处的位移和受力进行测量。

同时在车轮上还安装了车轮运动传感器，可以测量车轮轮心位移变化，包括3个平动（纵向

位移、侧向位移、垂向位移）和3个转动（车轮转动角、前束角、外倾角）。

车轮运动传感器

D. 控制和仪表系统

主要包括系统控制柜、液压油源及试验操控电脑等。

3. K&C试验项目

一般情况下，K&C试验项目主要有：垂直试验、侧倾试验、转向试验、侧向柔顺性试验、纵向柔顺性试验、回正力矩试验。

A．垂直试验：在悬架垂直运动上下极限范围内，平台进行垂直方向循环运动，左右车轮同步，同时保证水平方向力为零。

在试验过程可以测量悬架刚度、悬架摩擦、轮距变化、Bump Steer、Bump Camber等悬架特性。

B．侧倾试验：在悬架侧倾运动上下极限范围内，平台进行侧倾循环运动，并且保证左右平台产生一个共面，将水平方向力控制为零。

在试验中可以测量悬架侧倾刚度、侧倾中心高度、Roll Steer、Roll Camber等悬架特性。C．转向试验：方向盘在角度位置限位之间转动，同时水平方向力控制为零。

在试验中可以测量转向传动比、转向力摩擦、磨胎半径、阿克曼转角等转向系统特性。D．侧向柔顺性试验：可侧向力试验分为加载同向力试验和加载反向力试验2种情况。加载同向力是通过沿Y向同向的移动左右平台，这样平台对轮胎施加方向相同的侧向力，加载反向侧向力是通过沿Y向反向的移动左右平台，这样平台对轮胎施加方向相反的侧向力。主要用于测量悬架在收到侧向力时各特性参数的变化。可以测量轮心处侧向柔顺性，侧向柔顺转向、外倾角柔顺性等特性参数。

E．纵向柔顺性试验：可分为纵向制动和纵向加速试验两种，主要用于测量悬架在收到纵向力时各特性参数的变化。可以测量轮心处纵向柔顺性，纵向柔顺转向、Anti-dive及Anti-lift 等特性参数。

F．回正力矩试验：分为对左右车轮加载同向回正力矩和加载反向回正力矩两种试验工况。

可以测量前束角、外倾角等特性参数在受到回正力矩时的变化。

RRoll Steer特性曲线图

4. K&C试验在底盘开发中的应用

K&C试验在底盘开发中具有非常重要的作用。

在竞争样车分析阶段，工程人员可以通过对比竞争样车的K&C特性，结合道路上的操纵稳定性主观评价和客观测量试验结果，为样车性能目标值设定提供有力的支持。

在样车开发阶段，通过对试验结果分析，判断整车转向特性（不足转向或过度转向）、底盘硬点布置、悬架刚度等是否合理？整车操纵稳定性和舒适性是否存在缺陷？尤其是在产品开发前期，通过对K&C试验结果与CAE模拟结果的相互验证、分析，直接将整车底盘特性分解到具体子系统或零部件技术指标上，可以规避底盘开发中大的设计缺陷和风险，这样一来，就会大大缩短产品开发周期，且大幅降低开发成本。

因此，K&C试验能力的建立可以大大提高汽车厂家的底盘开发能力，缩短底盘开发的周期，提高产品的质量。