汽车悬架减振器调校系统研究综述 附电动汽车底盘分析与调校研究.docx

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1、汽车悬架减振器调校系统研究综述摘要：减振器作为悬架系统的主要部件，在悬架系统中发挥着重要的作用。 减振器在设计匹配后需完成调校，以使汽车达到最优的平顺性和操纵稳定性。文 章首先介绍了前人关于减振器调校方面的研究，然后从台架调校和实车调校两个 方面研究了减振器的调校方法，通过改变减振器阻尼力的角度分析了减振器调校 的关键技术，最后提出建立减振器调校系统的建议，为以后减振器调校方面的研 究提供了参考。关键词：平顺性;减振器调校;减振器调校系统Abstract： As the main component of the suspension system, shock absorber plays

2、an important role in the suspension system. After the shock absorber is designed and matched, it needs to be adjusted in order to achieve the best ride comfort and handling stability. At first, the paper introduces the former research on the adjustment of shock absorber. Then the adjustment method o

3、f shock absorber is studied from the aspects of bench adjustment and real vehicle adjustment, and the key technology is analyzed by changing the damping force of shock absorber. Finally, the demand of the shock absorber calibration system is clarified, which provides a reference for the future resea

4、rch on shock absorber calibration.Keywords ： Ride Comfort; Shock absorber adjustment; Damper adjusting system引言汽隼已经是人们的日常生活中必不可少的交通工具，因此人们对汽车的行驶 平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性提出越来越高的要求。目前国内企业主要根据 调校人员的调校经验进行减振器的调校工作，并且没有对减振器调校经验数据的 存储，没有调校规律，导致调校时没有参考无从下手，使得调校难度大、调校周 期长等问题，本人针对前人的研究进行总结，并提出了自己的意见。1减振器调校的研究现状2012年1

5、2月，王先云1分析影响车辆平顺性的基本因素，并利用 Adams/ride模块建立了整车的平顺性模型，将之前建立的减振器模型按照 Adams提供的模版生成DLL （Dynamic Link Library,动态链接库）文件，将 Adams减振器的模型替换为此DLL文件，仿真汽车脉冲输入行驶和随机输入 行驶工况，而且对脉冲输入行驶，提取了减振器在各车速下最大速度，对随机输 入行驶，利用直方图的方法对减振器在各个速度段的概率分布进行了统计。之后 根据减振器的复原阻尼与压缩阻尼发生变化后对于车辆平顺性的改变，总结了基 于车辆平顺性的减振器调校思路。2013年6月，郭孔辉、冯俊、郭耀华等人，为了研究减振

6、器的调校及匹 配，需要建立可以完整描述减振器的外特性曲线理论模型。介绍了一种新型的减 振器模型一Magic For -mul3减振器数值模型，同时给出一种有效、精确的模型 参数辨识方法。然后将模型参数化，嵌入到7自由度整车Simulink模型中， 以整车的动力学性能为优化目标，并联合Isight软件，使用多目标优化算法， 在C级路面对减振器的阻尼特性进行虚拟调校。优化结果可以表明，调校后的 减振器的阻尼特性能够比较明显改善车辆的动力学性能。2014年6月，王彦会4通过减振器拆解测试获得阀系参数，从而设置 AMEPilot模型的初始参数，并且建立Amesim -iSight模型进行阀系参数的 D

7、OE试验优化分析，完成减振器模型的改进与参数优化，分析了阀系参数灵敏 度，得到各组阀系的作用规律，指导减振器调校的阀系选择。通过目标的分解选 定底盘结构及零部件的性能参数;结合进行CAE分析，为底盘性能调校定义调校 部件以及范围，通过对调校部件DOE的分析，提供底盘柔性部件的调校方案指 导;应用研发的乘用车主观评价工具，实现对轮胎、EPS等系统及总成的开发标 定，并为建立主观评价的数据库，开展主观评价数据挖掘提供了数据支持;应用 减振器模型，分析减振器阀系设置，为减振器调校提供快速指导，并对供应商提 出了特性拐点及性能偏差的明确要求。2019年8月，吉利汽车研究院赖富刚5,提出传统减振器调校通

8、常是根据 经验预估不同工况所对应的减振器运动速度来进行阻尼力匹配，时间花费较多。 利用应变片测量出车辆行驶在不同路面或不同工况下对应的减振器的运动速度， 根据不同工况和运动速度间的关系有针对性地进行调校则能够节省大量时间，对 于减振器调校具有很大的参考意义。2019年10月，袁葭杰、陈稷栋、汪随等人，为优化车辆舒适性和操纵稳 定性，对空气悬架设计时的减振器理论匹配计算与整车实际调校得出的减振器阻 尼力值进行对比分析，给出不同匹配方式所产生的不同主观评价结果，为后期在 客车具体应用提供了参考。2减振器调校方法及关键技术2.1 减振器调校的目的和评价方法减振器调校的目的在于优化汽车的平顺性和操纵稳

9、定性，减振器的调校的评 价根据悬架的主观评价和客观评价，主观评价即人的乘坐舒适性，客观评价主要 通过测量车身加速度进行评价。以主观评价或客观评价的结果为依据进行减振器 调校。2.2 减振器调校方法减振器调校在汽车悬架减振器设计和装配以及试验过程中具有重要作用，因 此，减振器在生产前需要完成台架调校实验和实车调校两次调校过程。2.2.1 减振器台架调校实验台架调校指在实验室的减振器示功机上进行调校，通过改变现有减振器阀系 以及改变减振器活塞杆直径等来改变减振器阻尼力大小，减振器在进行台架调校 实验时，改变的范围较大，能够有效改善减振器的平顺性和操纵稳定性。2.2.2 减振器实车调校实车调校是指在

10、汽车运行中对减振器阻尼进行调校，因实车调校时减振器部 分结构已经固定，因此只能改变阀系等结构进行微调，来改变减振器阻尼力的大 小，进而改善汽车的平顺性和操纵稳定性。2.3 减振器调校关键技术调校的关键技术就是通过改变减振器内部结构，进而改变减振器的阻尼力， 最后使汽车具有良好的平顺性和操纵稳定性。调校的减振器结构有：常通节流孔面积，通过改变节流孔的个数、节流孔的 宽度，以及带孔节流阀片厚度来改变减振器阻尼力大小;节流阀片，通过改变的 阀片厚度、阀片预变形量、阀片内半径、节流阀片的组装顺序来改变减振器阻 尼力大小;活塞缝隙的大小;活塞杆直径的大小，进而改变减振器阻尼力大小。2.4 减振器调校过程

11、中的难点(1)减振器阀系参数之间相互耦合，调整一个参数则会影响到其他参数。(2)减振器在调校时，没有阀系参数的经验数据，导致调校时没有调校方 向、无从下手。因此针对减振器调校过程中的难点提出了建立减振器调校系统的想法，以求 改善复杂的减振器调校过程。3建立减振器调校系统的需求目前国内企业主要根据调校人员的调校经验进行减振器的调校工作，并且没 有对减振器调校经验数据的存储，没有调校规律，导致调校时没有参考无从下手, 使得调校难度大、调校周期长。建立的减振器调校系统主要包括减振器调校数据 库和用于操作数据库的上位机软件，用数据库来保存减振器调校的经验参数，通 过上位机软件对库内信息进行保存、读取等

12、过程，能够减少重复的调校工作，使 调校过程中有方向，节省时间，有效解决企业在调校方面的需求。4结语首先对近几年前人关于减振器调校的研究进行了总结，介绍了台架调校和实 车调校两种减振器调校方法。然后研究了减振器调校时的关键技术，通过改变减 振器的内部结构来改变减振器的内特性进而改变减振器阻尼力大小，达到汽车的 平顺性要求，最后阐明了建立减振器调校系统的需求，并有望解决减振器在调校 时的难题。参考文献1王先云.液压减振器建模及在整车性能调校中的应用研究D.吉林大学， 2012.2郭孔辉，冯俊.Magic Formula减振器数值模型的参数识别与虚拟调校J. 汽车技术，2013. (01)： 22-

13、27.3范理查德.基于Magic Formula的新减振器数值模型及其在铁道车辆动力 学中的应用D.北京:北京交通大学,2005, 75-80.4王彦会.乘用车底盘性能开发评价技术研究D,吉林大学，2014 (07)5赖富刚.测量汽车减振器运动速度对减振器调校的意义J,时代汽车， 2019 (04)： 23-536袁葭杰，陈稷栋，汪随.浅谈整车减振器测试调校技术J,客车技术，2019 (01).电动汽车底盘分析与调校研究图1整车模型示意图摘要：作为汽车的核心部分，电动汽车底盘直接影响整车表现，底盘系统 的研发对汽车综合性能提升带来的影响极为深远，这使得近年来相关研究大量涌 现。基于此，本文以某

14、电动汽车为例，针对性开展了整车动力学建模与仿真，依 托工装车性能试验，深入探讨了底盘性能优化改进路径，希望研究内容能够给相 关从业人员以启发。关键词：电动汽车底盘 调校1引言作为复杂的多体耦合系统，汽车使用过程会同时受到风阻、路面激励、输入、 驾驶员不确定性等因素影响，复杂多变的工况使得汽车整车动力学研究难度较 高。因此，本文围绕电动汽车底盘分析与调校开展的研究采用了 ADAMS/Car, 并针对性开展了整车操纵稳定性试验和悬架K&C特性试验，由此为优化设计提 供了充足依据。2整车动力学建模与仿真2.1 建模过程为开展纯电动SUV的模型建设，采用ADAMS/Car搭建整车虚拟样机模型, 随之开

15、展柔化处理，即可针对性开展仿真处理。具体建模过程中，需要输入的参 数包括路面典型工况和激励、质量与转动惯量、阻尼和刚度等力学特性参数、硬 点坐标等尺寸参数。考虑到仿真结果和建模精度直接受到参数的准确性影响，基 于采用麦弗逊独立悬架的研发车前后悬架，基于整车三维模型对建模参数开展细 致测量，坐标原点为前轴中心点，并选择笛卡尔坐标系作为基准坐标系，同时应 用了企业提供的相关信息。其中，前/后轮距、轴距分别为1418mm、2410mm,整车的长、高、宽分别 为3695mm、1570mm、1685mm,整备质量、半载质量、满载质量分别为1250kg 1475kg 1550kg,空载、半载、满载的质心高

16、度分别为572mm、579.62mm 582.23mm。前/后轮的主销内倾、主销后倾分别为11.56。、3.67,转向轮内轮、 外轮的最大偏转角分别为35.859。、32.546。基于相关试验获得建模过程中所需 的减震器、弹簧、衬套的力学特性曲线及参数，基于乘用车SAE经验公式对整 车转动惯量进行估算，以半载质量为基本工况，即可为建模提供充足依据1。建模过程需要开展柔性化处理，具体涉及简化物理模型、确定各部件连接关 系和关键布置，以此完成对应硬点的建立，部件创建以硬点坐标为参考坐标，几 何体创建需尽可能结合实际。各部件约束类型的确定需对部件间的运动关系进行 分析，以此科学选择衬套、钱链等约束方

17、式完成约束定义。模板的参数变量需围 绕定位参数和尺寸参数等建立，随之还需要做好通讯器连接的定义,通讯器名称、 类型、对称性的准确性得到保障。由于采用麦弗逊独立悬架作为前后悬架，建模涉及副车架、传动半轴、转向 拉杆、稳定杆、减震器、螺旋弹簧、转向节、下控制臂等零部件，基于麦弗逊悬 架结构关系和CATIA三维模型，即可针对性开展建模，如悬架安装点与稳定杆 横拉杆采用球较相连。簧上质量简化处理车身系统后，采用球体来代替，并设置转动惯量、质心位 置、质量等参数，动力系统由驱动文件控制。对于易产生弹性变形的悬架运动中 的副车架、横向稳定杆、下控制臂，柔性建模采用有限元法，模态计算和有限元 网格划分采用H

18、ypermesh,由此在ADAMS中导入MNF文件，即可完成建模。 完成模板建模后，装配子系统文件，即可最终得到整车模型，以及前、后悬架总 成，图1为整车模型示意图2。2.2 仿真分析对于具有相对安装位置的前轴、转向节、转向轮，需关注其中涉及的四轮定 位参数，由此对前束角、外倾角、主销内倾角、主销后倾角进行分析，参数的灵 敏度分析采用ADAMS/Insight,选取转向拉杆外点、转向拉杆内点、下摆臂外点、 下摆臂后点、下摆臂前点、减震器上点等对四轮定位参数影响较大的硬点，以三 个方向各硬点的设计变量为坐标值，初始硬点坐标值为标准值，基于3mm的变 化范围，即可围绕最显著的设计变量开展针对性分析

19、，影响各定位参数的硬点及 其方向可由此明确，如对后倾角的影响从低到高分别为摆臂外点X向坐标、减 震器上点X向坐标;悬架K&C特性仿真分析能够对悬架运动性能和变形性能进 行考察，结合针对性仿真，即可获得悬架几何特性数据、运动学特性数据、柔性 运动学特性数据;整车操纵稳定性仿真聚焦行车安全，本文研究主要基于中心区 转向分析、角阶跃分析、稳态回转分析、制动分析、直线加速开展车辆的操稳性 分析，最终可确定车辆整体性能良好，但存在偏小的阿克曼百分比、前高后低的 侧倾中心、灵敏度稍大的转向灵敏度和俯仰梯度，需要设法进行优化。3工装车性能试验3.1 悬架K&C特性试验作为汽车底盘系统研发重点，K&C特性试验

20、基于专用试验台开展，型号为 SPMM5000o考虑到行驶时车辆的减速或加速会受到纵向力，离心力会导致弯道 过程中侧向力产生，垂向力会因悬架受到的路面不平冲击产生，因此需要关注车 辆行驶受到的力加速度影响。具体试验围绕转向、纵向力、侧倾、侧倾、垂向轮 跳、反向侧向力、同向侧向力、反向回正力矩、同向回正力矩等试验工况开展， 最终可求得悬架的运动学、柔性运动学特性数据。3.2 整车操纵稳定性试验由于稳定性和操纵性存在一定矛盾，必须设法找到二者的平衡，整车操纵稳 定性试验因此需要针对性开展，选择工装样车作为试验车辆，在某汽车试验场动 态广场进行试验，采用DEWESOFT数采系统、ABD转向机器人系统，

21、以及速 度计、高度计、双轴光学速度计、陀螺仪、计算机等设备，即可开展原地转向、 直线制动、直线加速、角阶跃、定半径稳态回转、中心区转向、蛇行试验，试验 结果可为底盘性能风险点判断提供依据。3.3 底盘性能风险点评估基于试验结果和仿真结果，可确定案例车辆的底盘性能存在四方面风险点： 第一，侧倾中心后悬较低、前悬较高，存在不合理的侧倾轴线。存在差异的前后 侧倾平衡影响后轴侧向支撑，导致下沉情况出现。此外，还存在甩尾风险、后轴跟随性不好等缺陷;第二，偏大的制动工况俯 仰梯度，前后俯仰平衡会导致负面影响，车身制动时存在较大俯仰角，明显点头 现象出现，乘车舒适性不足;第三，存在偏小的全斡角与20。阿克曼

22、百分比，车辆 行驶的稳定性、轮胎的偏磨、车辆转向入弯会受到直接影响，加重的轮胎磨损也 会同时出现;第四，存在偏大的横摆角速度增益和中心区转向灵敏度，高速稳定 性因此受到直接影响。4底盘性能优化改进路径4.1 硬点优化改进基于硬点坐标影响、转向机构及麦弗逊悬架的结构特点，针对性修改底盘系 统硬点坐标，对于前悬架和后悬架，采用保持不动的副车架与轮心连接点，同时 前悬架需要对摆臂及转向节硬点进行修改，后悬架需要对摆臂及转向拉杆硬点进 行修改。具体优化需要上移前悬下摆臂后点10mm,前悬制动抗点头率提高、前 悬架侧倾中心高降低可顺利实现。同时内移转向拉杆外点4mm,阿克曼百分比 优化可由此完成，随之上

23、移5mm,前束角受到的摆臂硬点移动影响可有效消除。 上移后悬架下摆臂前点15mm,后悬抗举升率提高、后悬架侧倾中心高增加可顺 利实现。最后下移前减震器端盖、上移后减震器端盖，分别为10mm和15mm,前高 后低的侧倾中心即可有效改善。结合针对性仿真，可确定优化后的侧倾梯度、制 动梯度等减小明显，车身的侧倾和俯仰、略高的转向灵敏度实现一定改善，但同 时存在几乎没有变化的响应速度特性，因此可确定仍存在优化改进空间。4.2 方案和零部件优选不足转向度能够在前悬架偏频降低的过程中减小，随之降低的侧倾角刚度占 比也能够发挥同样效果，车辆稳定性随侧倾梯度减小而提高，但同时存在变慢的 车辆侧倾和横摆响应速度

24、，此时存在较为迟缓的反应。同时存在几乎不变的横摆 角速度增益，以及略微提高的转向灵敏度，“操控感”过度问题可能出现。进一步 开展方案和零部件优选，展轮胎选型、缓冲块与衬套匹配、弹簧稳定杆匹配、 转向EPS和减振器的调校，案例车辆的底盘综合性能最终实现显著提升。方案 和零部件优选充分结合了上文开展的仿真与试验，具备较高借鉴价值。5结语综上所述，电动汽车底盘分析与调校需关注多方面因素影响。在此基础上， 本文涉及的硬点优化改进、方案和零部件优选等内容，则直观展示了电动汽车底 盘分析与调校路径。为更好优化电动汽车设计，生产误差影响的应对、生产条件 限制的考量、基于更详细模型的参数输入同样需要得到重点关注。参考文献：1郭起龙，张喜清.分布式电动汽车底盘结构设计与仿真分析J.太原科技大 学学报，2020, 41 (02)： 130-134+142.王志明.ZL114A铝合金电动汽车底盘横梁开裂失效分析J.金属热处理， 2019, 44 (S1)： 142-146.