ADAMS/Car在汽车底盘动力学开发中的应用——悬架K&C基础知识及仿真分析

悬架动力学主要就是研究悬架的K&C特性，行业内用这么一句话来形容悬架K&C的重要性，“悬架K&C是悬架的灵魂，是整车操纵稳定性和舒适性的DNA。”

K&C基本概念

K：Kinematic，几何运动学特性，描述由悬架运动或转向运动引起车轮定位参数变化的规律，主要与悬架的导向机构几何参数相关。对于汽车悬架而言，最本质的运动是汽车的前行过程中，遇到凸凹不平路面时的车轮上、下跳动；或者车辆转弯时，由于离心力的作用导致左、右轮荷转移进而引起的侧倾运动及对应的转向运动。简单地说，K特性主要指车轮的上、下跳动及左、右转动表现出来的运动学特性。

C：Compliance，弹性运动学特性，描述轮胎受到来自地面的纵向力（含制动力、驱动力）、侧向力、回正力矩而引起的车轮定位参数变化的规律，主要与悬架的弹性元件和弹性特性有关。橡胶衬套在受到外力时会产生变形，不同衬套之间的刚度匹配会影响悬架特性，从而影响到整车的操纵稳定性。

特别说明一点，悬架的K&C特性是基于悬架系统和整车而定义的，其含义不同于模板创建时关于刚性副和衬套工作状态的K/C模式。

K&C主要研究内容

根据上述基本概念，实际工程中，K运动主要为双轮垂向跳动、侧倾运动、转向运动工况；而C运动主要包含纵向力加载、侧向力加载、回正力矩加载运动，分别对应于纵向力柔度、侧向力柔度，回正力矩柔度。

结合汽车理论及实际工程，悬架K&C的研究内容内容见表1。

注：表中仅列出了各个工况下的主要指标。

K&C测试设备及测试过程

实车悬架K&C测试是汽车底盘动力学开发必不可少的一项工作。

目前，行业内主流K&C试验台品牌有美国MTS、英国ABD、英国LOTUS、国产孔辉。国内各主机厂及技术服务公司所使用的K&C试验台品牌见表2所示。

试验工况与试验配置

实车悬架K&C试验主要有6大工况，但每个工况因试验配置或考查指标的不同，又有具体的细分工况，见表3。

K&C报告解读基本注意事项

为便于更好地应用实车K&C报告，解读时应注意下述基本事项。

1. 车辆基本信息

常规的K&C报告在报告的开始前几页会简单地介绍一下车辆的基本信息，主要包含车辆类型、悬架类型、轴距、轮距、轴荷，如图3所示。

图3.实车K&C报告车辆基本信息

对于读者来说，要着重关注一下试验车辆的悬架类型，因为不同的悬架类型，部分K&C指标会有着较大差异，如独立与非独立悬架的平跳前束、轮距变化等。

2. 试验载荷状态

试验车辆的试验载荷状态在K&C报告上是必须体现的，通常有整备、半载、满载三种状态。

1) 整备状态：指车辆整备状态下，加上转向机器人的重量（25~30kg）所对应的状态。因现代车辆大多设计状态为整备状态，故整备状态的K&C测试结果可用于ADAMS/Car仿真分析结果的比对，用于调整模型精度。

2) 半载状态：指试验车辆按设计半载轴荷进行配载的试验状态。半载试验是K&C测试中最为常见的载荷状态，达70%~80%，因为其相对更接近车辆实际使用时的载荷状态。

3) 满载状态：指试验车辆按设计满载轴荷进行配载的试验状态。

3. 试验坐标系定义

ADAMS/Car悬架K&C仿真分析使用的是大地坐标系，而实车K&C测试所使用的是车辆坐标系，即ISO8855所定义的坐标系，如图4所示。

图4.实车K&C试验坐标系ISO定义

表2有利于读者掌握ADAMS/Car悬架K&C仿真分析和实车K&C测试所用坐标系的主要差异及K&C指标的应用。

4. 试验报告应包含的基本内容

一份规范的K&C试验报告，除包含上述车辆基本信息、试验载荷状态、试验坐标系定义等内容外，下述内容是必不可少的：1) 表3标记“★”的基本测试工况及测试指标，以及客户指定专项。2) 单工况试验指标汇总信息，如图5所示。

图5.单工况试验指标汇总信息

3) 测试指标曲线图，如图6所示。

图6.测试指标曲线图

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基于编者十多年的工作经验编著而成，主要讲解ADAMS/Car模块在汽车底盘动力学（悬架K&C、整车操纵稳定性、平顺性、载荷）开发中的应用。全书共14章，分为5个部分：第1~4章，软件基本应用；第5~7章，常见悬架、稳定杆、转向系统的结构、功能及动力学建模；第8~10章，悬架动力学模型调参、K&C仿真分析、实车K&C指标解读及应用；第11~13章，整车动力学建模、调参，整车操纵稳定性仿真分析，整车平顺性仿真分析；第14章，悬架静态载荷、整车动态载荷的提取与分解。

撰  稿  人：计旭

责任编辑：张淑谦

审  核  人：曹新宇