【技研】悬架侧倾梯度设定和侧倾角的计算

底盘的设计从市场输入，到零件参数设计流程大致如下：

悬架方面涉及到的VOC主要是平顺性和操稳性，平顺、操稳VOC转化到VTS具体为：

Roll Gradient（侧倾梯度，也叫侧倾柔度或侧倾增益）

Understeer Gradient（不足转向度）

Steer Sensitivity（转向灵敏度 ）

Torque Gradient at Ay=0g（力矩梯度）

Pitch Gradient  制动工况（俯仰梯度 ）

Pitch Gradient  加速工况（俯仰梯度）

Ay Response Time（响应时间）

Ride Frequency（前后偏频 ）

Turn Diameter （最小转弯直径）

今天只写Roll Gradient的设定、分解及侧倾角的计算。

该指标主要是对转弯时车身侧倾的可控性进行评价，通过稳态回转试验进行测试。车身侧倾角过大时，转向时会让驾驶员缺失安全感，车身侧倾角过小时，驾驶员会缺失舒适感，所以车身侧倾角设计一个合适的范围非常必要。

Roll Gradient一般在项目前期都会进行对标，通过对标标杆车可以获得一个初始值，下面举几个车型的例子：

一般轿车和SUV的侧倾梯度目标值都可设定在5以内，即Roll Gradient: ≤ 5 deg/g，本人所对标的大多车型值在5 deg/g内，也有些企业在前期设计时，目标值定位Roll Gradient: ≤ 4.5 deg/g，如无企业标准，可以在对标标杆车的基础上设定为≤ 5 deg/g，后期在底盘调校时可以根据主观评价来确定最终侧倾参数。

从上图可以看出，车身侧倾角和侧向加速度为线性关系，侧倾梯度即为该曲线斜率。

话又说回来，侧倾梯度定下来之后，如何进行分解呢？

举例：

悬架系统工程师计算侧倾角时，一般用0.4g侧向加速度下侧倾角大小来评价车身侧倾是否合适。如Roll Gradient: ≤ 5 deg/g，则0.4g时侧倾角目标值即为≤0.4*5=2.0°（注：因为一般人驾驶汽车转向时很少达到0.4g侧向加速度，所以以0.4g侧向加速度时的侧倾角做为评判标准，也有一些企业按0.5g侧向加速度做为评判标准，这些关系不大，因为最终还是看调校后的主观感受）。

侧倾角定下来后，接下来就是如何分解到零部件来使侧倾角达标。先说下主要是哪些因素会对车身侧倾角产生影响：

1、悬架硬点；

2、螺旋弹簧；

3、稳定杆；

4、各类衬套。

悬架硬点决定了侧倾中心等几何参数，调侧倾角时一般不会动硬点，主要通过调整稳定杆及弹簧参数来调整侧倾角，但调整弹簧参数会直接影响到悬架偏频，所以首先还是调整稳定杆参数。

接下来说一下整车侧倾角是如何计算的。以前麦弗逊、后拖曳臂悬架为例，要计算整车侧倾角，首先需计算出前、后悬架的侧倾角刚度。悬架侧倾角刚度可以通过两种方式获得，一是通过几何公式计算，二是直接通过Adams提取，最为基础的方式就是用几何公式计算，各方面参数输入准确的情况下，和Adams输出结果差距不大。悬架工程师Adams可以不会，但几何算法一定要会哦，下面讲解下侧倾角的几何算法。

前麦弗逊悬架侧倾角刚度：

根据上式计算可以得到横向稳定杆的角刚度，横向稳定杆作用的角刚度受摆臂作用的杠杆比和连接处的橡胶变形两个外界条件影响。由于连接处橡胶件的变形等因素，稳定杆的侧倾角刚度会减小约15％～30％。取其中间值22.5％。因此，横向稳定杆作用的等效侧倾角刚度为:

将测量的几何参数代入公式（5）计算出弹簧引起的侧倾角刚度。将弹簧和稳定杆引起的侧倾角刚度加起来即可得到前悬架的侧倾角刚度：

后拖曳臂悬架侧倾角刚度：

将所有参数代入公式，最后求出后悬架侧倾角刚度。

整车侧倾角刚度即为前、后悬架侧倾角刚度之和。

需要注意的是，为了利于汽车的不足转向特性，一般要求前悬架侧倾角刚度大于后悬架侧倾角刚度，推荐比值区间在1.6~2.4范围内。接下来利用侧倾角刚度来计算0.4g侧向加速度下整车侧倾角。

整车侧倾角

首先计算出侧倾力臂：

通过图解法求得前、后悬架的侧倾中心，然后画出侧倾轴线，即可得到侧倾力臂h_c，如下图所示：

整车侧倾力矩主要由下列三部分组成： 

（1）簧载质量离心力引起的侧倾力矩，其中a_y=0.4g；

（2）簧载质量重力引起的侧倾力矩；

（3）非簧载质量的离心力引起的侧倾力矩（力矩较小，可以忽略），式中h_f为非簧载质量侧倾中心高，r为轮胎滚动半径

汽车做稳态圆周运动时，其侧倾力矩为：

即：

将参数代入上式最终求得0.4g下整车侧倾角。

写到这侧倾角计算全部完成，回顾一下本文总共讲了侧倾梯度设定、侧倾角设定和计算方法等知识，希望对各位有所帮助，不正确之处请指正。