悬架K&C特性是悬架运动学(Kinematics)和弹性运动学(Compliance)的总称，反映了车轮在上下跳动和转向时，四轮定位参数、轴距、轮距以及悬架刚度等性能参数的变化规律。K特性和C特性相互影响作用，构成了完整的整车悬架特性。作为汽车设计中重要的性能指标，悬架K&C特性对整车的操纵稳定性和行驶平顺性均具有直接的影响。

针对某车型在底盘调校过程中遇到的实际问题，利用CAE及以往经验分析问题原因;并通过ADAMS/Car建立仿真分析模型，确立优化方案，以达到优化悬架K&C特性，提升悬架性能，进而改善整车稳定性。

问题发现及分析

某车型在底盘调校过程中测得的K&C参数显示，前悬架在平行轮跳和反向轮跳工况下，前束随轮跳的变化均表现为较大的正前束特性，侧倾转向系数表现为过度转向趋势，同时侧倾中心高度偏小。理论上讲，由于过度转向特性给汽车带来失去稳定性的危险，故需要进行修正。

为了使某车型具有不足转向趋势，则需使悬架具有负前束特性，而四轮定位参数及其变化主要由硬点决定，因此需要找出对前束、侧倾转向系数和侧倾中心高度影响较大的硬点。若相关衬套对参数有较大影响，则可通过微调衬套性能实现优化。

ADAMS/Car前悬架模型建立

根据某车型底盘调校阶段最新的整车和系统参数，采用多体动力学建模与仿真软件ADAMS/Car建立该车型的前悬架模型，并调整模型至与实车的误差最小(见图1)。

DoE分析及优化方案确立

灵敏度用于表征设计变量相对于设计目标的影响程度，在底盘性能设计和验证过程中，利用ADAMS/Insight和ADAMS/Car相结合的DoE(Design of Experiment)仿真分析方法是目前常用的灵敏度分析手段。

以平行轮跳下前束的变化、反向轮跳下前束的变化和侧倾中心高度的变化趋势为优化目标，选取前悬架下控制臂外点、下控制臂前点、下控制臂后点、减振器下点、转向拉杆外点以及稳定杆连接杆

图1 某车型前悬架ADAMS/Car仿真模型

硬点等共24个因素(8个硬点)和相关衬套进行灵敏度分析，分析结果见图2。

通过DoE分析和大量仿真验证发现：衬套性能对前束特性影响不大，通过更改衬套性能很难使车辆前束特性产生变化。而通过更改硬点，特别是转向拉杆外点和前悬架下控制臂外点，可使前束随轮跳的变化率产生较大变化，同时还对侧倾中心高度和侧倾转向系数具有明显的影响。

在仿真分析过程中，若使下控制臂上跳，则前悬架正前束特性增大，过度转向趋势增强，若使下控制臂下跳，则前束变化趋势刚好相反，正前束特性得到明显抑制，过度转向趋势也得到明显削弱，还可以增加前悬的侧倾中心高度，提高整车的稳定性，但同时也使得轮距的变化变大。若使转向拉杆外点上跳，对前悬架的前束特性也具有好的影响，更重要的是，此时轮距的变化有变小的趋势。考虑工程更改的难易程度和总布置要求，确立前悬架K&C特性优化方案(见表1)。

图2  前束和侧倾中心高度变化的灵敏度分析结果

前悬架K&C特性优化分析

1.K&C特性优化分析

按照表1确立的优化分析方案，在ADAMS/Car中进行硬点参数更改，并进行仿真分析，得到各方案对悬架K&C特性变化的分析结果(见表2)。由分析结果可以看出：

方案一：即原始硬点方案下，平行轮跳工况和反向轮跳工况下，该车型的前悬架均表现出较大的正前束特性，负侧倾转向系数，以及负纵向力前束变化，均增加了过度转向趋势，直接影响整车的操纵稳定性。同时还可以看出，该车型前悬架反向轮跳下的侧倾中心高度为36.2 mm，而现代轿车前悬架的侧倾中心高度一般在60±30 mm范围内，该车型的侧倾中心高度明显偏低。

方案二：随着前悬架下控制臂外点的下跳，平行轮跳工况和反向轮跳工况下的正前束特性受到比较大的好的影响，同时侧倾转向系数和侧倾中心高度也得到改善。这表明，适当的调整下控制臂外点可以使得前悬架K&C特性得到有效优化，改善整车的操纵稳定性。随着下控制臂的下跳，还可以发现，前轮距随轮跳的变化有较大增加，而轴距的变化有所减少，这对整车的稳定性也会产生影响。

方案三：通过调整转向拉杆外点，可以产生一些和方案二相似的效果。随着转向拉杆外点的上跳，该车型的正前束特性得到抑制，纵向力前束和侧倾转向系数也均有所改善，侧倾中心高度出现稍微降低的现象，但是轮距的变化有了一些好的变化，此外，由转向拉杆外点上跳引起的外倾的变化可以补偿因下控制臂下跳引起的外倾的变化。

方案四：基于方案二和方案三的分析结果，调整下控制臂外点和转向拉杆外点两个硬点坐标，下控制臂外点下跳13 mm。同时，转向拉杆外点上跳10 mm，并进行仿真分析。由分析结果看出，该车型前悬架在平行轮跳和反向轮跳工况下均表现为负前束特性(前束随轮跳变化率在平行轮跳工况下为-4.6 deg/m，在反向轮跳工况下为-4 deg/m)。侧倾转向系数由-0.2622 deg/deg调整为0.0521 deg/deg，次值的经验值一般在0.03~0.08 deg/deg之间，数据明显改善且完全可以接受。侧倾中心高度由36.2226 mm优化为60.5431 mm;纵向力前束也由-0.0045 deg/kN调整为0.004 deg/kN，表现出不足转向特性。

随着下控制臂外点的下跳和转向拉杆外点的上跳，不仅可以对目标参数有改善的效果，同时也会带来了一些其他的影响，其中，轮距随轮跳的变化由-47.9 mm/m调整为-80.8 mm/m，此值负方向变大对整车稳定性有好的影响，在和主要竞品车型比较之后得出，调整后的轮距变化可以接受(见图3)。

侧向力前束变化的增大同样会给整车的稳定性带来不好的影响，方案四下的侧向力前束变化由原始的0.0008 deg/kN调整为0.0028 deg/kN，增加速率明显，使得稳定性有变差的趋势，但和主要竞品车型比较之后发现，方案四下的数值仍属于较小的范畴，完全可以接受(见图4)。

从分析结果还可以看出，方案四也引起了外倾角的变化，但是变化较小，并在可接受范围内。调整下控制臂外点和转向拉杆外点，对前悬架其他K&C特性参数影响不大。

2.转向阿克曼验证分析

拉杆外点的变动将对转向阿克曼产生影响，因此需要在以上分析的基础上对转向阿克曼进行可行性验证。经验上，20°转向阿克曼率应不低于40%，25°阿克曼偏差应不高于3°，方案四下的转向阿克曼率有所减小，阿克曼偏差稍有增加，但都在可接受范围内(见表3)。

图3  优化后轮距随轮跳变化和同级车型相比较

图4  优化后侧向力前束变化和同级车型相比较

3.不足转向特性验证分析

基于表1中方案一和方案四，建立Carsim模型，并进行仿真。从仿真结果可以看出，方案四下的整车不足转向特性得到明显改善，同时，侧倾梯度和0.5 g车身侧倾角也有所减小，整车稳定性变好(见表4)。

结语

本文针对某车型遇到的工程实际问题，在对问题进行分析的基础上，利用ADAMS/Insight和ADAMS/Car相结合的DoE(Design of Experiment)仿真分析方法进行灵敏度分析，依据分析结果确立优化方案，并进行优化分析。

由分析结果可知，通过对前悬架两个硬点的更改，该车型前悬架前束特性和侧倾转向系数均表现为不足转向特性，同时侧倾中心高度得到提高、纵向力前束变化趋势得以改善和轴距随轮跳的变化率得以减小，并且对其他K&C特性的影响均在可接受范围内;最终，该车型前悬架K&C特性得到优化，提升了整车的行驶稳定性。