劉 通,何 龍
(遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院,遼寧 沈陽 110023)
由于汽車在機(jī)動性、隨機(jī)性和穩(wěn)定性等方面的優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)成為重要的交通工具。隨著汽車占有率的提高,公共交通安全已經(jīng)成為一個廣泛關(guān)注的社會問題。汽車操縱穩(wěn)定性不僅影響汽車駕駛的輕便性,更是涉及車輛安全性的一個重要性能。
近年來,有關(guān)操縱穩(wěn)定性能的研究文章很多,但普遍集中在理論、試驗方法研究,基于懸架K&C 性能分析和預(yù)測、改進(jìn)比較少。本文通過K&C 試驗臺的組成、工作原理、特性分析等綜合評價整車的基本動力學(xué)性能,進(jìn)而協(xié)助完成目標(biāo)設(shè)定、目標(biāo)改進(jìn)和整車操縱穩(wěn)定性能優(yōu)化提升等工作[1]。
懸架K&C 特性包括懸架運(yùn)動學(xué)(Kinematics)及彈性運(yùn)動學(xué)(Compliance)[2]。
懸架運(yùn)動學(xué)特性是指車輪發(fā)生垂直位移時,車輛定位參數(shù)、懸架剛度和側(cè)傾剛度等參數(shù)相應(yīng)的變化關(guān)系。
懸架彈性運(yùn)動學(xué)是指在考慮襯套變形情況下,輪胎和路面之間力和力矩引起的車輪定位參數(shù)、懸架剛度等參數(shù)的變化。
(1)前期開發(fā)階段確定好懸架系統(tǒng)的樣式;
(2)可以根據(jù)試驗數(shù)據(jù)驗證動力學(xué)模型;
(3)在最后樣車試制階段,輔助調(diào)校工作。
K&C 試驗臺主要包括加載機(jī)構(gòu)、測量機(jī)構(gòu)、操作臺和操作軟件等部分,在采集完試驗數(shù)據(jù)后,通過后處理軟件對各參數(shù)進(jìn)行解算[3],進(jìn)而輸出涵蓋懸架各種參數(shù)指標(biāo)的報告。工作場景見圖1。
圖1 K&C 試驗臺工作間
試驗臺從開始到結(jié)束,要經(jīng)過一系列的操作,具體包括試驗臺開啟、加載墩“0”位調(diào)整、過橋板安裝、試驗車裝夾、輪胎對中及固定、試驗車加載、試驗車制動、車輛信息建立、傳感器清零、測量臂連接、試驗過程、試驗車拆卸、試驗結(jié)束等環(huán)節(jié)。
K&C 試驗臺核心的工況見表1。
表1 K&C 試驗臺工況
這里需要注意以下幾點(diǎn):
(1)墊滑盤不要自動解耦;
(2)縱向?qū)χ屑虞d后一定要重新校對;
教師利用多媒體構(gòu)建課堂情境,將抽象性的物理知識,以圖片、視頻等方式直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生,從而有效訓(xùn)練學(xué)生的物理思維,全面提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)質(zhì)量。比如說,教師在講解《生活中的透鏡》時,可以利用多媒體,將生活中透鏡的相關(guān)圖片、視頻資料具體展示給學(xué)生。方便學(xué)生對透鏡內(nèi)容形成深刻了解,加深學(xué)生的直觀印象。教師可以向?qū)W生展示“望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、手表蒙子、老花鏡、汽車后車鏡……”教師利用多媒體構(gòu)建課堂情境,讓學(xué)生能夠?qū)ν哥R內(nèi)容形成深刻認(rèn)知,從而加深學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的認(rèn)知。
(3)試驗前要制動,控制縱向位移變化;
(4)在卸載步驟中,要邊消側(cè)向力邊卸載。
在車輪定位中,主銷作用至關(guān)重要[4]。主銷定位參數(shù)主要包括主銷后傾角、內(nèi)傾角和偏移距,其計算公式如下:
式中:
γl、γr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后車輪外傾角;
θCl、θCr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后車輪轉(zhuǎn)動角;
KXl、KXr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后名義印跡中心縱向位移;
KYl、KYr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后名義印跡中心側(cè)向位移;
WXl、WXr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后輪心縱向位移;
WYl、WYr為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)后輪心側(cè)向位移;
δ 為車輪轉(zhuǎn)向角,越小越好。當(dāng)轉(zhuǎn)角為零時,相當(dāng)于求相應(yīng)數(shù)據(jù)曲線的導(dǎo)數(shù)。
rσ為主銷內(nèi)傾矩;rτ為主銷后傾矩;ra為輪心主銷內(nèi)傾矩;nτ為輪心主銷后傾矩。
在某項目競品車型測試中,為了獲取該車型的懸架剛度,在平行輪跳工況下,通過給輪胎施加垂向位移,可以測得輪心處的垂向力,進(jìn)而求得懸架剛度,為懸架設(shè)計提供依據(jù)。前后懸架平行輪跳工況試驗圖分別見圖2 和圖3。
圖2 前懸架平行輪跳工況
圖3 后懸架平行輪跳工況
圖2 中,通過前輪平行輪跳工況試驗并經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合,計算得前懸架剛度為32 N/mm[5]。
圖3 中,通過后輪平行輪跳工況試驗并經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合,計算得后懸架剛度為22 N/mm。
懸架剛度計算只是K&C 試驗臺試驗得到的一個參數(shù),除此之外,還可以根據(jù)需要測算出很多底盤及整車需要的其他性能參數(shù)和指標(biāo)[6]。
本文基于懸架K&C 試驗臺分別進(jìn)行了綜合概述、試驗設(shè)備、工況、參數(shù)解算及實際應(yīng)用舉例。具體研究表明:
(1)K&C 試驗臺以其加載機(jī)構(gòu)、測量機(jī)構(gòu)為主導(dǎo);輔助以接近實車狀態(tài)的必要操作,是取得懸架試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。
(2)K&C 試驗臺強(qiáng)大的后處理以及基于懸架參數(shù)的圖形特性對比功能,為各個項目前期整車開發(fā)及后期調(diào)校提供了重要的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。