技术 Ｋ＆Ｃ试验台及其应用 刘国猛 ，谷玉川 ，赵若琳 （１．广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院， 广东广州 ５１０６４０； ２．广东德大宝马汽车维修服务有限公司． 广东广州 ５１１４３０） Ｃ特性参数的设备，介绍了Ｋ＆Ｃ试验台的定义、分类和基本结构，重点阐述其工作原理及 行了说明，最后介绍了试验台的设计及应用发展状况。并提出了对试验 底盘调校 中图分类号：Ｕ４６７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９４９２ ｆ２０１０）Ｏ８—０１２４一Ｏ３ １ Ｋ＆Ｃ试验台简介 Ｋ＆Ｃ试验台是一种测量底盘Ｋ＆Ｃ特性参数的设备． 在底盘调校及分析中起着非常重要的作用。如图１所示。 簧、橡胶衬套以及零部件的变形有关的车轮运动…。这两 个悬架系统特性直接决定了汽车的操纵稳定性 。 目前Ｋ＆Ｃ试验台有如下多种类型。 （１）根据动力源可分为电力式和液力式，经试验可 知。最优良的电力和液压Ｋ＆Ｃ试验台之间的对比结果显 由于汽车悬挂转向系统结构复杂．且存在很多非线性 因素，很难通过仿真分析得到精确模型．但Ｋ＆Ｃ试验台 可将整车悬挂转向系统看作一个黑箱。仅通过输入位移和 力（力矩）等激励信号使悬挂转向等产生相应运动及变 化，进而得出试验车辆的运动学及柔顺性参数．试验可信 度及效率都较高。 示它们本质上是一致的［３１。 （２）根据使用状况可用双轴和单轴两种型号。单轴可 以升级为双轴。从原理上分析，单轴与双轴都可以获得同 样的Ｋ＆Ｃ数据。但双轴试验效率较高。 （３）根据应用Ｔ况不同，可分为准静态类型和动态类 型试验台。目前最常用的是准静态类型．本文以下内容也 是介绍的此类型。 ２ Ｋ＆Ｃ试验台的组成部分 通常Ｋ＆Ｃ试验台的硬件主要由以下４部分组成。 （１）试验台基座及车身固定模块。基座提供了很好的 刚度支撑，同时也方便平台模块调整及对齐以适应不同轴 距及轮距的车辆试验．车身固定装置帮助在试验时车身与 基座完全固定。有液压、电磁和机械等多种夹紧固定结 构。 （２）加载模块。主要功能是为车轮施加位移和力，包 括加载平台及动力源。通常加载平台都包含垂向加载、纵 图１ ＡＢＤ公司的Ｋ＆Ｃ试验台 向加载、横向加载及回正力矩加载等模式。施力于车轮接 地点．如图２所示（在此需指出也有试验台的车身固定模 运动学（Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）是指不考虑力和质量的运动， 块具有整体垂向，俯仰及侧倾等加载功能）。动力源为液 压系统或电力系统。此外还包括一套转向装置进行转向相 关加载试验。 而只跟悬架连杆有关的车轮运动。柔顺性（Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ） 是指由于施加力（力矩）导致的变形。与悬架系统的弹 收稿日期：２０１０—０４—０６ ｌ ｌ！丝Ｉ —ｌ 应用 数之间的关系即为Ｃ特性。 Ｋ＆Ｃ试验主要有６大试验项目，分别是：车轮跳动试 验、侧倾试验、侧向力试验、回正力矩试验、纵向力加载 试验和转向运动试验。具体描述如表ｌ所示。 表１ Ｋ＆Ｃ试验项目 项 目 简介 主要涓试参数 平台模块对双轮同时 前柬角变化 车 施加同向上下运动，释 外倾角变化 轮 放其他车轮自由度，方 主锖后倾角变化 跳 向盘周定．加载范围同 刚度（悬挂刚度，轮胎径向 图２ ＫＨＡＴ的Ｋ＆Ｃ试验台加载平台 动 时考虑垂向位移（如± 刚度．整体刚度） ７０ｒａｍ）和轴荷。 轮心和接地点侧向位移变化 轮心和接地点纵向位移变化 （３）测控系统。对车轮的运动可实时进行控制及数据 同时施加反向上下运 侧倾转向角变化 动（模拟侧倾），释放 侧倾外倾角变化 获取。包括若干平台模块的伺服控制通道（ＭＴＳ公司为２５ 通道Ｅ４３）和车轮６自由度位移数据及受力（力矩）等数据 获取通道（ＭＴＳ公司为７９通道 ），获取的数据经过相应 转化处理后储存或输出到上位机。 （４）用户交互界面。用户可通过各类开关控制按钮及 控制屏对试验运行进行控制．也可观察各主要设备的运行 状况。 侧 其他车轮自由度，方向 侧倾后倾角变化 倾 盘固定。加载范围同时 轮荷变化对侧倾角 考虑垂向位移（如士 侧倾刚度 ６０ｒａｍ）和轴荷． 侧倾耦合分布（前后分布） 轮胎中心保持不变．同 侧向力转向角变化 倒 时施加同向倒向力．释 侧向力外倾角变化 向 放其他自由度，方向盘 悬架横向刚度 力 固定．不允许打滑。加 车桥侧倾中心位置 载力为＋＿３０００Ｎ左右。 同时施加同向纵向力， 侧向力与垂向力解耦关系 纵向力转向角变化 Ｋ＆Ｃ试验台的软件控制整个试验过程，可在软件中设 定试验运行模式（单动或自动试验），前期标定，实时在 显示屏显示试验过程、结果及运行状况，图３为软件操作 界面。通常提供出６组标准的试验曲线数据，用户也可自 定义试验数据及曲线。 纵 释放其他自由度，方向 纵向力外倾角变化 向 盘固定．通过开启发动 轴距变化 力 机或夹具固定增加纵 纵向刚度 向力，不允许打滑。加 轮胎切向刚度 载力为４－３０００Ｎ左右。 回 同时搐加同向回正力 正 矩．释放其他自由度． 纵向力与垂向力解耦关系 回正力矩转向角变化 力 方向盘固定．不允许打 回正力矩外倾角变化 矩 滑。加载力矩为± １５０Ｎ．ｍ左右 转 通过转向装置控制方 转向传动比 向 向盘转动．释放其他自 主销后倾角变化 还 由度．方向盘加戴角度 外倾角变化 ，，● 动 为±３００ 左右 主销拖距变化 注：１．车身可动类型Ｋ＆Ｃ试验台的车轮跳动及侧倾试验项目 是由车身夹紧模块施加位移及力，但测量参数是一样的。 ２．表中所列数据仅供参考。需根据车型进行调整。 图３ ＭＴＳ公司Ｋ＆Ｃ试验台的部分操作界面 ４ Ｋ＆Ｃ试验在汽车开发中的应用 Ｋ＆Ｃ试验逐渐成为现代底盘研发不可或缺的一个组成 部分，在各个开发阶段都有重要的应用。 ３ Ｋ＆Ｃ试验台的工作原理及试验项目 通过车身固定装置将车身完全固定．保证与基座无任 何方向的运动。加载平台模拟各载荷工况下外界对车轮的 输入，缓慢加载各向的位移和力，同时实时获取车轮各向 （１）获取对标车的Ｋ＆Ｃ数据，作为新车前期开发的 性能目标或提供指导性数据，充实车型Ｋ＆Ｃ特性数据库， 并对其进行研究，比如不同风格车型的Ｋ＆Ｃ特性具有哪 些各自的特点。 （２）验证仿真分析的正确性，通过与Ｋ＆Ｃ试验曲线 对比．进一步优化仿真模型，以便在新车开发的中早期就 得出可信度高的模型。 受力、车轮运动及定位参数变化等数据。将获取数据进行 处理，得出悬挂变形或转向与车轮运动及定位参数之间的 关系即为Ｋ特性，车轮受力（力矩）与车轮运动及定位参 技术 （３）底盘调教及分析时，Ｋ＆Ｃ试验将路试中出现的问 家，从中也可以看出国内厂家的底盘调校水平仍处在较低 水平。表２列举了部分拥有Ｋ＆Ｃ试验台的国内厂家。 随着国内自主汽车开发的氛围越来越浓，Ｋ＆Ｃ试验台 题细分，迅速准确地找出问题点，其与仿真分析，道路试 验（包括主观性能评价和客观参数测量）一起配合．共同 完成对悬挂转向零部件相关参数的设定及调整。 应用越来越广泛，在应用中有三点建议：第一，要与仿真 分析和路试互相配合支持；第二，努力总结试验曲线特性 与整车操控性及舒适性的关系；第三，逐步建立各车型 Ｋ＆Ｃ特性的数据库，以利于新车型研发及加快改进的进 程。 参考文献： ５ Ｋ＆Ｃ试验台的发展状况及总结 目前Ｋ＆Ｃ试验台绝大多数都是由国外汽车测试设备 制造商设计生产的，主要有美国的Ｍ 公司，英国的ＬＯ． ＴＵＳ及ＡＢＤ公司，法国的ＢＩＡ公司等，这些公司生产的 产品精确度及稳定 表２ 部分拥有试验台的国内厂家 厂家 供应商 购入日期 哈飞 ＬＯＴＵＳ 一性高，操作方便性 好，程序稳定及自 ［１］蔡章林．悬榘系统Ｋ＆Ｃ特性综述［Ｊ］．上海汽车．２００９ （８）：１９—２２． 备注 舣轴 单轴 设计质 域６吨 动运行程度高．但 价格昂贵。国内只 ［２］汽车工程手册编辑委员会．汽车工程手册・设计篇［Ｍ］．北 京：人民交通出版社．２００１． 汽 ＡＢＤ ＭＴＳ ＭＴＳ ２００９．５ ２００５ ２００９ 泛 奇瑞 ［３］ＡＢＤ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．ＳＰＭＭ ＯＵＴＬＩＮＥ ＳＰＥＣＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＳＰ２００１０ ｉｓｓｕｅ ３［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｂｄ．ｕｋ．ｃｏｒｎ． ［４］ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．ＭＴＳ Ｋ＆Ｃ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐｒｏｖｉｄｅｓ Ｉｎｆｏｒｍａ— 有吉林大学的郭孔 辉院士自主开发研 制了Ｋ＆Ｃ试验台． 基本达到国外水平． 价格较低，约是国 ｒ汽 ＫＨＡＴ 江淮 ＫＨＡ下 ２００９ ２００８ 舣轴 ｔｉｏｎ Ｏｎ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｒｔｓ． ０ｍ． 外同类产品的１／６，目前已经在儿家主机厂调试应用。 拥有Ｋ＆Ｃ试验台的国内主机厂家也只有少数几个厂 第一作者简介：刘国猛，男， １９７９年生，河南南阳人，硕士，工 程师。研究领域：项目管理。 （编辑：向 飞） （上接第２２页） 的功率和电机必须按标准选择以保证高安全性。同时考虑 车内的恶劣工作环境，要求其有足够的使用寿命。 （３）误操作处理能力。如果发生对ＥＰｓ系统误操作， 控制系统必须考虑到足够自控性能。 工具运用工程，２ｏｏ５（Ｏ４）：２６—３２． ［２］赵燕，周斌．汽车转向系统的技术发展趋势［Ｊ］．汽车研究 与开发，２００３（Ｏ２）：３７４２． ［３］冯樱，肖生发．汽车电子控制式电动助力转向系统的发展 ［Ｊ］．湖北汽车工业学院学报，２００１（０３）：２７—３４． （４）信号故障。保障采集信号的正确性，即使采集不 到信号，系统也应有能够避免事故发生的设计。 （５）ＥＰｓ失效时的手动操作。当ＥＰＳ系统失效时，应 立即由电动转向转换为手动转向操作。 （６）故障显示。任何一部分出现故障时，显示屏应能 ［４］昊修仪．北京第五届国际汽车展览会上的电动转向系统［Ｊ］． 汽车与配件，１９９８（０６）：６５—７０． ［５］于建成．汽车电动助力转向系统的研究与开发［Ｊ］．电力电 子与电力传动，２００５（０３）：４５—５１． ［６］张云安．汽车电动助力转向系统控制技术的研究［Ｊ］．电力 电子与电力传动，２００５（０３）：５４—６ｏ． 将对应故障代码显示出来。 引起系统故障的因素主要有以下几个： （１）电源（即车载电池）的电压，如果电压低于指定 值，就无法得到所需的电机转矩 ； （２）电机电枢电流，如果电枢电流过大，则会烧毁 ＥＣＵ中的电子器件； ［７］林逸。施国标．汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势 ［Ｊ］．吉林大学学报，２００１（０５）：５７—６４． ｆ８］胨红琳．汽车电动助力转向系统的研究与开发［Ｊ］．机械电 子工程，２０ｏ３（０４）：６６—７３． ［９］姚胜华．电动助力转向系统的研制［Ｊ］．动力机械及工程， ２０ｏ４（Ｏ６）：３４—４２． （３）方向盘转矩转角等信号。 ８总结 电控助力转向系统作为一项高新技术产品，是近年来 国内外汽车界研究开发的热点。它涉及到汽车力学、轮胎 ［１０］卓敏．ＥＰＳ控制系统的研究与开发［Ｄ］．南京：东南大学， ２０ｏ３． ［Ｉ１］Ａ Ｗ Ｂｕｒｔｏｎ．Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｄｒｉｖｅｒｓ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｉｒｃ Ｐｏｗｅｒ Ａｓｓｉｓｔ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ。２０ｏ４。５ｌ（２）：２９０—２９８． 力学、电机控制技术、电力电子技术、传感器技术、计算 机技术和现代控制理论等诸多技术领域，因此对它的研究 将是一项长期而艰巨的任务。 参考文献： 作者简介：徐冉，女。１９８２年生，湖北人，硕士，助理工程 师。研究领域：汽车底盘零部件。已发表沦文】篇。 ［１］刘晓．汽车电动助力转向系统特性及其优化研究［Ｊ］．载运 （编辑：吴智恒）
