張端軍，鹿鵬程，趙曰賀

江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院，江蘇徐州 221116

0 引言

汽車底盤匹配與調(diào)校是汽車底盤開發(fā)非常重要的環(huán)節(jié)，汽車底盤匹配與調(diào)校是通過(guò)對(duì)影響汽車底盤性能的零部件參數(shù)進(jìn)行不斷迭代優(yōu)化使汽車的性能指標(biāo)不斷向設(shè)計(jì)目標(biāo)靠攏的過(guò)程，所以汽車底盤性能的好壞很大程度取決于底盤匹配與調(diào)校的優(yōu)劣。汽車底盤匹配與調(diào)校有3種不同的開發(fā)方法：主觀評(píng)價(jià)、客觀測(cè)試及CAE仿真分析，研發(fā)人員通過(guò)協(xié)調(diào)使用這3種方法，并經(jīng)過(guò)反復(fù)迭代，最終確定能夠滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的量產(chǎn)底盤零件設(shè)計(jì)方案[1]。

CAE仿真分析對(duì)整車模型的準(zhǔn)確度要求較高，目前部分零件的仿真模型是在忽略了很多限制條件下建立的，與真實(shí)零件的性能特性曲線有一定差距，故仿真結(jié)果與實(shí)際結(jié)果存在差異。客觀測(cè)試對(duì)試驗(yàn)儀器的精度要求較高，儀器精度太低會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的參數(shù)不準(zhǔn)確;同時(shí)客觀測(cè)試的性能參數(shù)指標(biāo)選擇也是一個(gè)問(wèn)題，所選擇的客觀測(cè)試參數(shù)指標(biāo)必須要真實(shí)準(zhǔn)確地反映車輛的底盤特性;在某些方面，客觀測(cè)試與主觀評(píng)價(jià)結(jié)果的一致性還不是很好[2]。主觀評(píng)價(jià)是一種非常有效的汽車底盤匹配與調(diào)校方法，該方法耗時(shí)短，無(wú)須大量的準(zhǔn)備工作，可以獲得精度較高的分析結(jié)果且最貼近消費(fèi)者感受，因此主觀評(píng)價(jià)是目前能夠全面且有效地評(píng)價(jià)汽車底盤性能的主要方法。

1 主觀評(píng)價(jià)

1.1 主觀評(píng)價(jià)人員基本素質(zhì)要求

主觀評(píng)價(jià)方法能有效使用的前提是評(píng)價(jià)人員已接受過(guò)充分的培訓(xùn)并已經(jīng)具備了主觀評(píng)價(jià)相關(guān)的知識(shí)技能。主觀評(píng)價(jià)人員應(yīng)具備以下基本素質(zhì)要求：首先應(yīng)具備扎實(shí)的汽車動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論知識(shí)，這是進(jìn)行性能評(píng)估及判斷的基礎(chǔ);其次主觀評(píng)價(jià)人員應(yīng)具備熟練的駕駛技能和豐富的駕駛經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)樵谶M(jìn)行操穩(wěn)評(píng)價(jià)時(shí)需要將汽車開到極限狀態(tài)來(lái)判斷汽車的操穩(wěn)性能，且主觀評(píng)價(jià)人員在進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)時(shí)均需將車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)關(guān)閉，不然會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果，所以要求評(píng)估人員應(yīng)具備極限駕駛的能力;最后評(píng)價(jià)人員應(yīng)具備較好的感知及評(píng)價(jià)能力，在進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)評(píng)估過(guò)程中，評(píng)價(jià)人員應(yīng)能清晰感知汽車各方面的表現(xiàn)及細(xì)微的差距并能根據(jù)感知到的細(xì)節(jié)對(duì)車輛的底盤性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后能將所評(píng)價(jià)的項(xiàng)目清晰準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)。

1.2 主觀評(píng)價(jià)車輛要求

在進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)之前必須先要保證評(píng)價(jià)車輛狀態(tài)的正確性。對(duì)于標(biāo)量產(chǎn)車在進(jìn)行評(píng)價(jià)之前應(yīng)先進(jìn)行底盤零部件檢查，確保底盤零部件沒有開裂或漏油等情況。如果知道對(duì)標(biāo)車四輪定位數(shù)據(jù)還應(yīng)做四輪定位確保定位參數(shù)處于誤差范圍之內(nèi)。另外對(duì)標(biāo)車輪胎胎壓應(yīng)為廠家標(biāo)注的胎壓，還應(yīng)對(duì)車重、行駛里程、車輛配置等信息進(jìn)行記錄。對(duì)于開發(fā)樣車，在進(jìn)行評(píng)價(jià)之前除對(duì)標(biāo)車車輛要求外還應(yīng)確保調(diào)校樣件的正確性，保證車輛安裝的是需要評(píng)價(jià)的零部件狀態(tài)，像減振器彈簧這類左右對(duì)稱件應(yīng)確保左右零件參數(shù)相差在10%以內(nèi)。如果需要對(duì)多輛開發(fā)樣車進(jìn)行評(píng)估，那么盡可能使用同一批次制造的樣車且樣車狀態(tài)相差不多，不同樣車所裝配的調(diào)校樣件參數(shù)相差也應(yīng)在10%以內(nèi)，盡可能降低車與車的差異帶來(lái)的評(píng)價(jià)差異。

1.3 主觀評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

為了能夠?qū)ζ嚨男阅苓M(jìn)行主觀描述，同時(shí)也能夠合理地對(duì)不同車輛的性能進(jìn)行比較，需要采用一套合適且固定的方法對(duì)主觀評(píng)價(jià)進(jìn)行評(píng)分，目前最常用的主觀評(píng)價(jià)評(píng)分方法主要有定性排序法和定量評(píng)分法兩種。

定性排序法是評(píng)價(jià)人員先對(duì)參考車輛進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后再對(duì)其他車輛進(jìn)行評(píng)價(jià)，此時(shí)評(píng)價(jià)者在評(píng)價(jià)過(guò)程中只需給出“更好”或“更壞”的評(píng)價(jià)就可以，最后給出參考車輛與其他車輛的性能排序即可。這種方法雖然能夠表達(dá)車輛之間的性能差別，但是并不能描述車輛之間性能差別的大小，且當(dāng)評(píng)價(jià)車輛較多時(shí)，評(píng)價(jià)者在進(jìn)行排序時(shí)容易產(chǎn)生混亂而無(wú)法合理排序，所以此方法應(yīng)用不多。

定量評(píng)分法是評(píng)價(jià)人員根據(jù)自身感受對(duì)車輛的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，再通過(guò)一定的準(zhǔn)則將評(píng)價(jià)進(jìn)行量化并給出具體分值，該分值能夠具體定量地描述車輛底盤性能。通過(guò)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的分值可以了解車輛的性能好壞，同時(shí)也能根據(jù)分值對(duì)不同車輛進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，該方法是目前各大車企普遍采用的主流主觀評(píng)價(jià)評(píng)分方法，該方法的精度取決于評(píng)價(jià)人員能否給出合適的分值，評(píng)價(jià)人員經(jīng)驗(yàn)越豐富則評(píng)價(jià)結(jié)果精度越高。

定量評(píng)分法的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分為7分制與10分制兩種，不同國(guó)家的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)也略有不同。美國(guó)有兩個(gè)關(guān)于汽車性能主觀評(píng)價(jià)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，即SAE J1441與SAE J1060。SAE J1441主要是針對(duì)車輛操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，該評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為10分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，5分是邊界線，汽車性能評(píng)價(jià)評(píng)分處于6～10分是期望區(qū)間，汽車性能評(píng)價(jià)評(píng)分處于1～4分是非期望區(qū)間。10分代表汽車性能最好，1分代表汽車性能最差[3]，如圖1所示。

圖1 SAE J1441評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

SAE J1060主要是針對(duì)輪胎噪聲及舒適性的主觀評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。同樣也是10分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，5分是邊界線，汽車性能評(píng)價(jià)評(píng)分處于6～10分是可以接受的，汽車性能評(píng)價(jià)評(píng)分處于1～4分是不能接受的。除此之外，該評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)還增加了評(píng)價(jià)條件[4]，如圖2所示。

圖2 SAE J1060評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

德國(guó)貝爾恩德·海森英教授及調(diào)校專家漢斯·于爾根·布蘭德耳提出了一種雙層次評(píng)價(jià)體系10分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[5]，該評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車輛性能主觀評(píng)價(jià)評(píng)分在5分及以上為合格，4分及以下為不合格。為了更精確地進(jìn)行評(píng)價(jià)，還可以在5分和9分之間給出0.5分和0.25分，如圖3所示。雙層次評(píng)價(jià)體系評(píng)分等級(jí)釋義見表1。

圖3 雙層次評(píng)價(jià)體系評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表1 雙層次評(píng)價(jià)體系評(píng)分等級(jí)釋義

日本采用的是7分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，4分是邊界線，汽車性能評(píng)價(jià)評(píng)分處于5～7分是可以接受的，汽車性能評(píng)價(jià)評(píng)分處于1～3分是不能接受的[6]，如圖4所示。

圖4 日本7分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)汽車企業(yè)多數(shù)采用10分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，分值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與SAE J1060評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及德國(guó)貝爾恩德·海森英教授的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)基本一致，車輛性能評(píng)分分值處于4分及以下是不可接受的，必須進(jìn)行更改，車輛性能評(píng)分分值處于5分及以上的可以接受，但5～6分需要進(jìn)行優(yōu)化。相比于7分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，10分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)更能準(zhǔn)確描述車輛底盤性能狀態(tài)，10分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)將車輛性能從壞到好的程度分得更加細(xì)致。有些評(píng)價(jià)人員還會(huì)用具體分值后面加“+”或“-”來(lái)描述車輛性能狀態(tài)，比如“7+”和“7-”代表車輛實(shí)際性能表現(xiàn)比7分好一點(diǎn)或者壞一點(diǎn)。本文認(rèn)為遇到類似情況，評(píng)價(jià)人員可以采用德國(guó)貝爾恩德·海森英教授的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，使用“7.25”或者“6.75”的分值來(lái)表示車輛實(shí)際性能表現(xiàn)比7分好一點(diǎn)或者壞一點(diǎn)，因?yàn)椤?”或“-”的表示方法只能定性并不能定量來(lái)表示車輛底盤性能狀態(tài)，不利于后期分?jǐn)?shù)的統(tǒng)計(jì)。

1.4 主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

汽車底盤性能主要包括加速性能、制動(dòng)性能、NVH性能、操縱穩(wěn)定性、舒適性及轉(zhuǎn)向性能，加速性能中關(guān)于動(dòng)力總成系統(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)不在底盤性能評(píng)價(jià)范圍之內(nèi)，NVH性能中關(guān)于車身的噪聲也不在底盤性能評(píng)價(jià)范圍之內(nèi)。但是加速時(shí)底盤的性能表現(xiàn)及底盤部件如輪胎、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的NVH性能應(yīng)在底盤性能評(píng)價(jià)范圍之內(nèi)，不過(guò)上述性能并不單獨(dú)列出評(píng)價(jià)，一般是合并在其他項(xiàng)目中一起評(píng)價(jià)，故此底盤性能評(píng)價(jià)應(yīng)有4個(gè)方面：操縱穩(wěn)定性、舒適性、轉(zhuǎn)向性能及制動(dòng)性能。目前國(guó)內(nèi)主機(jī)廠針對(duì)底盤性能評(píng)價(jià)的指標(biāo)并不是很全面[7-8]，本文通過(guò)查閱文獻(xiàn)并結(jié)合以往項(xiàng)目總結(jié)出一套主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，該評(píng)價(jià)體系比較全面，評(píng)價(jià)體系主要評(píng)價(jià)指標(biāo)見表2至表5。

表2 操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

表3 舒適性主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

表4 轉(zhuǎn)向性能主觀評(píng)價(jià)表

表5 制動(dòng)性能主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

2 底盤匹配與調(diào)校

2.1 調(diào)校準(zhǔn)備

底盤匹配與調(diào)校工作要求是連續(xù)進(jìn)行的，間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致主觀感覺前后有差異，從而會(huì)影響調(diào)校準(zhǔn)確性。這就需要在調(diào)校之前進(jìn)行充分準(zhǔn)備。

首先要保證樣車狀態(tài)的正確性。車輛質(zhì)量及前后軸質(zhì)量分配情況應(yīng)與設(shè)計(jì)值一致，若不一致應(yīng)該配重;拿到樣車后檢查車輛四輪定位參數(shù)是否正確，否則需重新調(diào)整四輪定位參數(shù);樣車所用底盤零部件狀態(tài)、輪胎氣壓、車身姿態(tài)等參數(shù)應(yīng)正確。

還要提前準(zhǔn)備好調(diào)校樣件。在進(jìn)行調(diào)校前應(yīng)將所有調(diào)校樣件制作完成，調(diào)校樣件一般應(yīng)為基準(zhǔn)參數(shù)上下各兩到三擋，且左右兩側(cè)零件參數(shù)不應(yīng)相差太大。

2.2 性能調(diào)校

底盤性能調(diào)校一般包括懸架調(diào)校、轉(zhuǎn)向調(diào)校、輪胎調(diào)校及制動(dòng)調(diào)校4個(gè)部分，底盤性能調(diào)校一般為多輪次循環(huán)調(diào)校，并沒有嚴(yán)格的先后順序。但是，因?yàn)閼壹苷{(diào)校與輪胎調(diào)校會(huì)影響轉(zhuǎn)向手感及制動(dòng)性能，所以懸架調(diào)校與輪胎調(diào)校一般要放在轉(zhuǎn)向調(diào)校與制動(dòng)調(diào)校之前進(jìn)行。

懸架調(diào)校的調(diào)校對(duì)象一般為彈簧、穩(wěn)定桿、減振器及各種襯套。彈簧主要是調(diào)校剛度大小及彈簧墊的材料及厚度;穩(wěn)定桿主要是調(diào)校扭轉(zhuǎn)剛度大小，固定穩(wěn)定桿的襯套也可以進(jìn)行調(diào)校;各種襯套主要是調(diào)校徑向剛度、軸向剛度及扭轉(zhuǎn)剛度大小，另外可調(diào)校的參數(shù)還有動(dòng)剛度、剛度線性區(qū)間，如果襯套有空心部分，還應(yīng)區(qū)分空心方向剛度大小和實(shí)心方向剛度大小;減振器是懸架調(diào)校的重中之重，主要是通過(guò)更改減振器內(nèi)部閥片、彈簧、閥座等零件來(lái)調(diào)整減振器低速、中速、高速的力值大小，同時(shí)減振器連接處襯套、緩沖塊及Top-mount也是可以進(jìn)行調(diào)校的。一般先確定好彈簧、穩(wěn)定桿、襯套的相關(guān)參數(shù)，然后對(duì)減振器進(jìn)行調(diào)校，之后對(duì)彈簧、穩(wěn)定桿、襯套進(jìn)行更進(jìn)一步的細(xì)致調(diào)校，最后對(duì)減振器進(jìn)行優(yōu)化調(diào)校，這樣循環(huán)多次最終達(dá)到性能最優(yōu)。

轉(zhuǎn)向調(diào)校主要是調(diào)校轉(zhuǎn)向手感，使用軟件更改相關(guān)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)向手感調(diào)校主要是調(diào)校轉(zhuǎn)向力矩、回正特性、轉(zhuǎn)向阻尼和轉(zhuǎn)向摩擦等參數(shù)。轉(zhuǎn)向力矩及回正特性調(diào)校參數(shù)是隨車速變化的曲線，需要在不同車速對(duì)相應(yīng)曲線進(jìn)行調(diào)校。轉(zhuǎn)向阻尼根據(jù)車速及轉(zhuǎn)向頻率來(lái)進(jìn)行調(diào)校，轉(zhuǎn)向摩擦主要是調(diào)校車速60 km/h以上中心轉(zhuǎn)向位置的摩擦感。

輪胎調(diào)校由主機(jī)廠與供應(yīng)商的工程師共同完成，可調(diào)校的參數(shù)有橡膠材料配方、胎面花紋、帶束層寬度和角度、胎面硬度、胎側(cè)厚度、三角膠材料及結(jié)構(gòu)參數(shù)等。輪胎調(diào)校一般由供應(yīng)商提供不同參數(shù)組合的樣胎，并挑出本輪特性最優(yōu)樣胎，調(diào)校工程師給出下一步調(diào)校優(yōu)化方向，供應(yīng)商根據(jù)優(yōu)化方向再制作下一輪樣胎。

制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)校主要包括主制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)校及電子穩(wěn)定程序(ABS/ESP)系統(tǒng)調(diào)校。主制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)校主要包括制動(dòng)力、制動(dòng)踏板感覺、制動(dòng)力分配及制動(dòng)效能等方面的調(diào)校。通過(guò)調(diào)整主缸參數(shù)、真空助力器特性參數(shù)、制動(dòng)踏板行程、摩擦片材料等參數(shù)來(lái)達(dá)到最優(yōu)效果。電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)的調(diào)校一般為供應(yīng)商調(diào)校主機(jī)廠驗(yàn)收，主要看介入時(shí)機(jī)、介入突兀感及激進(jìn)強(qiáng)烈程度，還需要在高低附著地面、冰雪路面進(jìn)行驗(yàn)證。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文總結(jié)出一套完整的主觀評(píng)價(jià)體系及評(píng)價(jià)方法，包括操縱穩(wěn)定性、舒適性、轉(zhuǎn)向特性及制動(dòng)特性4個(gè)方面，可以全面地對(duì)車輛底盤性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外還給出了大量車輛底盤性能匹配與調(diào)校的調(diào)校參數(shù)及調(diào)校方法，可以為底盤主觀評(píng)價(jià)及匹配調(diào)校工作提供一定參考。