3.6 悬架弹性运动学特性

悬架弹性运动学特性通常简称为“C（Compliance）特性”，描述在侧向力、回正力矩和纵向力（制动、驱动、路面凸起等）作用下由于悬架衬套等弹性变形引起的车轮前束角、外倾角等定位参数的变化。滚动轮胎产生的侧向力可以分解为轮胎接地点处的侧向力和回正力矩，在轮胎侧向力和回正力矩作用下由悬架系统衬套变形引起的轮胎姿态变化和由几何运动学引起的轮胎姿态变化一样，都会影响车辆的动态响应。在悬架弹性运动学特性中需要把这两个输入因素的影响分别讨论和量化，称为“侧向力转向和外倾”“回正力矩转向和外倾”。此外，悬架弹性运动学特性还包括轮心纵向力和接地点纵向力前束及纵向柔度的变化等。

3.6.1 侧向力弹性运动学特性

在轮胎侧向力作用下，悬架摆臂衬套变形引起车轮姿态变化。侧向力弹性运动学特性包括车轮中心侧向位移（轮心侧向柔度）、车轮前束角（侧向力转向）和外倾角变化（侧向力外倾）。由于内、外轮在侧向力作用下产生的转动方向相同，侧向力引起的车轮前束变化又称为侧向力转向（图3.48）。相比于后置式转向系统（转向拉杆在车轮中心前），通常前置转向系统（转向拉杆在车轮中心前）会产生更多转向不足效应。侧向力弹性运动学特性和主销后倾角密切相关。前轴的主销后倾是为了得到需要的不足转向效果，而后轴的转向主销需要前倾以实现减少后轴转向柔度的效果。衬套刚度的调校和硬点设计可以影响侧向力转向。侧向力转向是等效侧偏柔度的主要贡献因素之一，可以影响整车不足转向或过度转向特性，常作为设计变量来满足整车的动力学性能要求，详细讨论见第5.1节。

转弯时，在地面侧向力作用下，悬架衬套变形也会引起外倾角变化，定义为侧向力外倾（图3.49）。由轮胎特性可知，正外倾对应着向外的外倾推力，减小了同样侧偏角可以产生的侧向力，为了产生同样的侧向力，轮胎必须产生更大的侧偏角。因此，前悬架的正外倾变化导致不足转向趋势，而后悬架的正外倾变化导致过度转向趋势。太大的静态外倾角及外倾角变化同样可能导致轮胎磨损。

侧向力转向和侧向力外倾特性可以通过测量轮胎的侧向力输入下车轮的前束和外倾角变化得到。由轮心侧向柔度和外倾角变化以及轮胎的承载半径可以计算出轮胎接地点中心的侧向柔度。这个侧向柔度有和轮胎松弛长度相似的效果，都会引起轮胎侧向力到车身传递的延迟，详细讨论见第5.4.1小节。显然，增加悬架衬套刚度可以减少轮胎接地点的侧向刚度，但同时也可能减少侧向力转向等需要的不足转向因素。

3.6.2 回正力矩变形特性

回正力矩变形特性是由施加在轮胎接地面的力矩引起悬架衬套、转向器安装衬套和副车架衬套变形导致的车轮转向和外倾变化。回正力矩变形特性包括3项：在轮胎回正力矩作用下车轮中心的侧向位移（回正力矩变形）、车轮转向（回正力矩转向）和外倾角变化（回正力矩外倾）。

在诸多前后轮的回正力矩变形特性中，前轮的回正力矩转向对不足转向特性的影响最为显著（图3.50）。前轮的回正力矩转向受转向系统的刚度影响很大，包括转向助力特性、转向器齿轮副刚度和安装刚度等。对前轮而言，回正力矩转向特性产生不足转向效应，对后轮而言则为过度转向效应，但通常效果要弱很多。

3.6.3 纵向力变形特性

当车辆加速时，驱动轴传递来的力矩产生作用于轮心的纵向力，而制动时制动力作用于接地处，在这两种情况下，悬架衬套的变形都会引起独立悬架车轮的转向（图3.51）。当两侧车轮的纵向力相同，悬架结构对称时，两侧前束角的变化大小相等方向相反。此时由于纵向力变形特性导致的轮胎侧偏角产生的侧向力互相抵消，车辆的运动状态不发生变化。当两侧车轮纵向力不同的时候，两侧轮胎转向角大小变化不同，轮胎侧偏角产生的侧向力不能相互抵消，车辆可能会跑偏。加速时，由不对称的纵向力引起的跑偏不同于通常所说的“加速跑偏”，“加速跑偏”是由不对称的驱动轴角度引起的。

轮心纵向柔度对纵向冲击工况（如减速带或过坎）下对车身的冲击强度和悬架余振的影响很大。除悬架衬套刚度外，副车架衬套柔度对轮心的纵向柔度有直接影响。事实上，合理设计和调校副车架衬套的纵向刚度和阻尼可能是改善车辆过坎平顺性的重要可行方案之一。