CN105946491B - 一种车辆悬架参数的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明技术方案提供一种车辆悬架参数的确定方法，包括如下步骤：S001：根据弹簧分组选择弹簧；S002：确定轮胎的轮心初始位置；S003：选择压缩缓冲块的缓冲块自由长度，并获取关于压缩缓冲块的力值与压缩量关系曲线；S004：获取关于车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线，并得到轮心位置；S005：获取在不同配重下轮胎的轮胎静力半径；S006：确定接地点坐标，并形成地面线；S007：判断车辆悬架参数是否符合设计要求；如车辆悬架参数符合设计要求，则输出车辆悬架参数；如车辆悬架参数不符合设计要求，则重复执行步骤S001‑S007，直至重新选择调整的车辆悬架参数符合设计要求。其可以同时满足地面线要求、偏频要求、行程要求以及载荷的要求。

Description

一种车辆悬架参数的确定方法
技术领域
本发明涉及车辆悬架开发技术领域，尤其涉及一种车辆悬架参数的确定方法。
背景技术
在车辆开发初期，如何确定悬架的主要参数是一个非常基本而又重要的工作。车辆既要满足地面线以及车辆动力学性能要求，又要同时考虑到不同车辆配置间零件的共用性，以便尽可能地减少弹簧以及减振器套数。地面线代表了不同配重下的车身姿态，关系到车辆的造型设计、零部件布置以及车辆的通过性。同时，车辆悬架必须有足够的行程以避免载荷超过限值。
现有技术对悬架参数的确定主要考虑偏频以及行程要求，汽车对载荷的要求难以直观地从悬架特性曲线反应出来，悬架参数需要在车辆的不同开发阶段不断调整。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种车辆悬架参数的确定方法，其可以同时满足地面线要求、偏频要求、行程要求以及载荷的要求。
本发明技术方案提供一种车辆悬架参数的确定方法，其中，车辆悬架参数包括弹簧刚度、缓冲块自由长度、轮心位置、关于压缩缓冲块的力值与压缩量关系曲线以及关于车辆悬架的力值与垂向位移关系曲线；包括如下步骤：S001：根据弹簧分组选择弹簧，并确定弹簧初始刚度；S002：确定轮胎的轮心初始位置；S003：选择车辆悬架上的压缩缓冲块的缓冲块自由长度，并获取关于所述压缩缓冲块的力值与压缩量关系曲线；S004：获取关于所述车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线，并得到在不同配重下，所述轮胎的轮心移动后的轮心位置；S005：获取在不同配重下所述轮胎的轮胎静力半径；S006：结合所述轮胎静力半径与所述轮心位置，确定在不同配重下所述轮胎与地面接触的接地点坐标，并将在不同配重下的所述接地点坐标依次连接形成地面线；S007：根据所述地面线的地面线要求、偏频要求和车辆悬架在垂直方向上的悬架垂直行程要求，判断所述车辆悬架参数是否符合设计要求；如所述车辆悬架参数符合设计要求，则输出所述车辆悬架参数；如所述车辆悬架参数不符合设计要求，则重复执行步骤S001-S007，直至重新选择调整的所述车辆悬架参数符合设计要求。
进一步地，所述地面线要求包括整车整备质量下的整车高度要求和车辆总质量下的最小离地间隙要求。
进一步地，所述悬架垂直行程要求包括：在车辆的前座上配重有两人时，轮心的受力为F，所述轮心位置具有第一轮心位置；当所述轮心的受力为2F时，所述轮心位置具有第二轮心位置；所述轮心位置在处于最大上跳行程时的位置为第三轮心位置；则所述第二轮心位置与所述第一轮心位置之间的行程大于或等于预设第一目标值；所述第二轮心位置与所述第三轮心位置之间的行程大于或等于预设第二目标值。
进一步地，在所述车辆的前座上配重有两人时的偏频，按如下公式计算得出：
其中，M为簧上质量，Kr为悬架平顺性刚度。
进一步地，所述悬架平顺性刚度由轮胎径向刚度与悬架垂直刚度串联得到，其按如下公式计算得出：
其中Kt为轮胎径向刚度，Kv为悬架垂直刚度。
进一步地，根据不同车辆配置整车整备质量下的簧上质量进行弹簧分组，簧上质量的差异在预设范围内的车辆配置分为一组，同一组弹簧分组中的车辆配置拥有相同的弹簧参数。
进一步地，所述车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线通过动力学模型仿真得到，具体如下：在车辆仿真模型上不施加重力的条件下，将车身固定，在车辆仿真模型的模型轮心垂直向上缓慢施加垂向力，并输出在不同的所述垂向力作用力时，所述模型轮心在垂直方向上的位移，模拟出所述力值与垂向位移关系曲线。
进一步地，在不同配重下的所述轮心位置通过在所述车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线中以插值的方式得到。
进一步地，在不同配重下，所述轮胎静力半径由如下公式计算得出：假设，轮胎在某一轮荷m1下的轮胎静力半径为r，轮胎径向刚度为Kt，设定轮胎的径向刚度不变；则在轮荷m2下时的轮胎静力半径R按如下公式计算得出：当m2≤m1时，R＝r+(m1-m2)×9.8/Kt；当m2＞m1时，R＝r-(m2-m1)×9.8/Kt。
进一步地，所述地面线要求、所述偏频要求和所述悬架垂直行程要求根据上代车型或竞争车型确定。
采用上述技术方案，具有如下有益效果：
本发明提供的车辆悬架参数的确定方法，其可以同时满足地面线要求、偏频要求、行程要求以及载荷的要求，提高了车辆悬架参数确定的精确度。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的车辆悬架参数的确定方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本发明提供的确定方法主要用于确定车辆悬架参数，其中车辆悬架参数包括弹簧刚度、缓冲块自由长度、轮心位置、关于压缩缓冲块的力值与压缩量关系曲线以及关于车辆悬架的力值与垂向位移关系曲线。
如图1所示，本发明一实施例提供的车辆悬架参数的确定方法，包括如下步骤：
S001：根据弹簧分组选择弹簧，并确定弹簧初始刚度；
S002：确定轮胎的轮心初始位置；
S003：选择车辆悬架上的压缩缓冲块的缓冲块自由长度，并获取关于压缩缓冲块的力值与压缩量关系曲线；
S004：获取关于车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线，并得到在不同配重下，轮胎的轮心移动后的轮心位置；
S005：获取在不同配重下轮胎的轮胎静力半径；
S006：结合轮胎静力半径与轮心位置，确定在不同配重下轮胎与地面接触的接地点坐标，并将在不同配重下的接地点坐标依次连接形成地面线；
S007：根据地面线的地面线要求、偏频要求和车辆悬架在垂直方向上的悬架垂直行程要求，判断车辆悬架参数是否符合设计要求；
如车辆悬架参数符合设计要求，则输出车辆悬架参数；
如车辆悬架参数不符合设计要求，则重复执行步骤S001-S007，直至重新选择调整的车辆悬架参数符合设计要求。
该确定方法在确定地面线时，假设车身位置不动，在不同配重下时，轮心位置会发生变化，并且轮胎发生形变从而引起地面线的变化。
车辆在开发初期，车型较多，在步骤S001中，首先需要根据不同车辆配置的簧上质量进行弹簧分组，属于同一弹簧分组中的各个车型配置可以共用一根地面线，并且能够保证实际中每个配置的地面线不会偏离该地面线超到一定限值。根据每一个弹簧分组中的最大簧上质量与最小簧上质量的平均簧上质量以及偏频要求确定弹簧的初始刚度。
在步骤S002中，确定轮胎在整车整备质量下的轮心初始位置，供后续比较使用。
在步骤S003中，选择压缩缓冲块，并初步设定压缩缓冲块的自由长度以及特性曲线，该特性曲线为：关于压缩缓冲块的力值与压缩量关系曲线。压缩缓冲块的参数可以参考上代车型或者竞争车的参数来初步设定。
在步骤S004中，获取悬架刚度特性曲线，并得到在不同配重下，轮胎的轮心移动后的轮心位置。悬架刚度特性曲线为轮心垂向力值与垂向位移关系曲线，可以通过车辆的动力学模型仿真得到，具体地，可以通过在不加载重力的情况下，在车轮轮心处垂向向上加载从0到一定范围的力值并输出轮心位移来实现。
该悬架刚度特性曲线，可以在给出载重时，反映出轮心的位移，从而得到轮心位置。
在步骤S005中，轮胎在负有不同载荷时的半径不同，需要计算出轮胎静止时的轮胎静力半径。
在步骤S006中，结合轮胎静力半径与轮心位置，可以确定在不同配重下轮胎与地面接触的接地点坐标。
例如，在某种载荷下，轮胎静力半径为r，轮心位置为(X、Y、Z)，则接地点坐标为(X、Y、Z-r)。
然后将在不同配重下的接地点坐标依次连接形成地面线，供后续确定使用。
在步骤S007中，根据地面线要求、偏频要求和悬架垂直行程要求，判断车辆悬架参数是否符合设计要求。
如车辆悬架参数符合设计要求，则直接输出车辆悬架参数。
如车辆悬架参数不符合设计要求，则需要继续调整弹簧刚度、轮心位置、压缩缓冲块的自由长度以及特性曲线并重复以上各步骤直至结果满足各项设计要求。
例如，如果在步骤S007中发现弹簧的初始刚度小，不符合要求，则在重新选择时选择初始刚度大的弹簧，再次进行确定。其它的参数确定采用相同的方式。
综上，本发明提供的车辆悬架参数的确定方法，其可以同时满足地面线要求、偏频要求、行程要求以及载荷的要求，提高了车辆悬架参数确定的精确度。
较佳地，地面线要求包括整车整备质量下的整车高度要求和车辆总质量下的最小离地间隙要求。
整车整备质量，汽车完全装备好的质量，车辆总质量是指汽车装备齐全，并按规定装满客(包括驾驶员)与货物时的质量。
当车辆高度超出整车高度要求时，需要上调轮心位置，使得整车高度下调；
当车辆最小离地间隙小于最小离地间隙要求时，需要下调轮心位置、或者调整压缩缓冲块的自由长度以及压缩缓冲块的刚度特性曲线(即为上述的力值与压缩量关系曲线)，以加大车辆离地间隙。
较佳地，悬架垂直行程要求包括：
在车辆的前座上配重有两人时，轮心的受力为F，轮心位置具有第一轮心位置。
当轮心的受力为2F时，轮心位置具有第二轮心位置。
轮心位置在处于最大上跳行程时的位置为第三轮心位置。
则第二轮心位置与第一轮心位置之间的行程大于或等于预设第一目标值；
第二轮心位置与第三轮心位置之间的行程大于或等于预设第二目标值。
悬架行程要求主要包括前座两人配重下的轮心到前座两人两倍重力配重下的轮心行程(即为第二轮心位置与第一轮心位置之间的行程)不能小于目标值，同时包括前座两人两倍重力配重下的轮心到最大上跳量的行程(即为第二轮心位置与第三轮心位置之间的行程)不能小于目标值。前座两人两倍重力配重下的轮心到最大上跳量的行程不小于目标值可以对车身载荷进行限制。悬架行程要求可以按照上代车型或者竞争车来确定。
轮心的受力为F是指此时轮胎轮心处所承受的力为F。
最大上跳行程是指轮心可以向上移动的最高位置。
第一位置和第二位置可以根据轮心垂向力值与垂向位移关系曲线得到。
在轮心垂向力值与垂向位移关系曲线中输入力值F或2F就可以得到具体的位置数据。
较佳地，在车辆的前座上配重有两人时的偏频，按如下公式计算得出：
其中，M为簧上质量，Kr为悬架平顺性刚度。
较佳地，悬架平顺性刚度由轮胎径向刚度与悬架垂直刚度串联得到，其按如下公式计算得出：
其中Kt为轮胎径向刚度，Kv为悬架垂直刚度。
较佳地，根据不同车辆配置整车整备质量下的簧上质量进行弹簧分组，簧上质量的差异在预设范围内的车辆配置分为一组，同一组弹簧分组中的车辆配置拥有相同的弹簧参数。
较佳地，车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线通过动力学模型仿真得到，具体如下：
在车辆仿真模型上不施加重力的条件下，将车身固定，在车辆仿真模型的模型轮心垂直向上缓慢施加垂向力，并输出在不同的垂向力作用力时，模型轮心在垂直方向上的位移，模拟出力值与垂向位移关系曲线。
较佳地，在不同配重下的轮心位置通过在车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线中以插值的方式得到。
较佳地，在不同配重下，轮胎静力半径由如下公式计算得出：
假设，轮胎在某一轮荷m1下的轮胎静力半径为r，轮胎径向刚度为Kt，设定轮胎的径向刚度不变；
则在轮荷m2下时的轮胎静力半径R按如下公式计算得出：
当m2≤m1时，R＝r+(m1-m2)×9.8/Kt；
当m2＞m1时，R＝r-(m2-m1)×9.8/Kt。
较佳地，地面线要求、偏频要求和悬架垂直行程要求根据上代车型或竞争车型确定。
根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种车辆悬架参数的确定方法，其中，车辆悬架参数包括弹簧刚度、缓冲块自由长度、轮心位置、关于压缩缓冲块的力值与压缩量关系曲线以及关于车辆悬架的力值与垂向位移关系曲线；
其特征在于，包括如下步骤：
S001：根据弹簧分组选择弹簧，并确定弹簧初始刚度；
S002：确定轮胎的轮心初始位置；
S003：选择车辆悬架上的压缩缓冲块的缓冲块自由长度，并获取关于所述压缩缓冲块的力值与压缩量关系曲线；
S004：获取关于所述车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线，并得到在不同配重下，所述轮胎的轮心移动后的轮心位置；
S005：获取在不同配重下所述轮胎的轮胎静力半径；
其中，在不同配重下，所述轮胎静力半径由如下公式计算得出：
假设，轮胎在某一轮荷m1下的轮胎静力半径为r，轮胎径向刚度为Kt，设定轮胎的径向刚度不变；
则在轮荷m2下时的轮胎静力半径R按如下公式计算得出：
当m2≤m1时，R＝r+(m1-m2)×9.8/Kt；
当m2＞m1时，R＝r-(m2-m1)×9.8/Kt；
S006：结合所述轮胎静力半径与所述轮心位置，确定在不同配重下所述轮胎与地面接触的接地点坐标，并将在不同配重下的所述接地点坐标依次连接形成地面线；
S007：根据所述地面线的地面线要求、偏频要求和车辆悬架在垂直方向上的悬架垂直行程要求，判断所述车辆悬架参数是否符合设计要求；
如所述车辆悬架参数符合设计要求，则输出所述车辆悬架参数；
如所述车辆悬架参数不符合设计要求，则重复执行步骤S001-S007，直至重新选择调整的所述车辆悬架参数符合设计要求。
2.根据权利要求1所述的车辆悬架参数的确定方法，其特征在于，所述地面线要求包括整车整备质量下的整车高度要求和车辆总质量下的最小离地间隙要求。
3.根据权利要求1或2所述的车辆悬架参数的确定方法，其特征在于，所述悬架垂直行程要求包括：
在车辆的前座上配重有两人时，所述轮心的受力为F，所述轮心位置具有第一轮心位置；
当所述轮心的受力为2F时，所述轮心位置具有第二轮心位置；
所述轮心位置在处于最大上跳行程时的位置为第三轮心位置；
则所述第二轮心位置与所述第一轮心位置之间的行程大于或等于预设第一目标值；
所述第二轮心位置与所述第三轮心位置之间的行程大于或等于预设第二目标值。
4.根据权利要求1所述的车辆悬架参数的确定方法，其特征在于，在所述车辆的前座上配重有两人时的偏频，按如下公式计算得出：
其中，M为簧上质量，Kr为悬架平顺性刚度。
5.根据权利要求4所述的车辆悬架参数的确定方法，其特征在于，所述悬架平顺性刚度由轮胎径向刚度与悬架垂直刚度串联得到，其按如下公式计算得出：
其中Kt为轮胎径向刚度，Kv为悬架垂直刚度。
6.根据权利要求1所述的车辆悬架参数的确定方法，其特征在于，根据不同车辆配置整车整备质量下的簧上质量进行弹簧分组，簧上质量的差异在预设范围内的车辆配置分为一组，同一组弹簧分组中的车辆配置拥有相同的弹簧参数。
7.根据权利要求1所述的车辆悬架参数的确定方法，其特征在于，所述车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线通过动力学模型仿真得到，具体如下：
在车辆仿真模型上不施加重力的条件下，将车身固定，在车辆仿真模型的模型轮心垂直向上缓慢施加垂向力，并输出在不同的所述垂向力作用力时，所述模型轮心在垂直方向上的位移，模拟出所述力值与垂向位移关系曲线。
8.根据权利要求1所述的车辆悬架参数的确定方法，其特征在于，
在不同配重下的所述轮心位置通过在所述车辆的轮心垂向力值与垂向位移关系曲线中以插值的方式得到。
9.根据权利要求1所述的车辆悬架参数的确定方法，其特征在于，
所述地面线要求、所述偏频要求和所述悬架垂直行程要求根据上代车型或竞争车型确定。
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