不同軸距和輪距對巴哈賽車操縱穩定性的影響

覃俊源 糜沛紋 秦國鋒 周帥 賴秀秀 王金章

摘要：本文通過ADAMS/Car軟件建立巴哈賽車整車模型。為了探究軸距、輪距對巴哈賽車操縱穩定性的影響，參照汽車操縱穩定性國家標準試驗方法完成角階躍、角脈沖、穩態回轉三個工況試驗仿真。結果表明，穩態回轉工況下，輪距比軸距對整車操縱穩定性影響更大。軸距、輪距增大，能提高整車穩定性，減少則會降低整車穩定性。

關鍵詞：軸距;輪距;操縱穩定性

中圖分類號：U469.79? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0025-03

0? 引言

汽車的操縱穩定性是衡量汽車安全性能的一項重要指標。經過論文調查，肖海萍研究軸距與輪距對汽車轉向輪偏轉角關系，發現只要軸距和輪距變化不超過5%時，各參數所對應的轉向輪偏轉角變化不超過1.5%[2]。張麗霞研究軸距對汽車操縱穩定性的影響，發現瞬態響應下，當軸距增大，汽車的側傾角、側向加速度、橫擺角速度變小，汽車操縱穩定性變好。當軸距減小時，汽車的側傾角、側向加速度、橫擺角速度增大[1]。目前，沒有人研究關于輪距對汽車操縱穩定性的影響。所以研究輪距對汽車操縱穩定性如何影響顯得尤為重要。本文基于ADAMS/Car軟件設計巴哈賽車整車模型，并修改不同軸距和輪距進行操縱穩定性仿真，研究軸距和輪距對巴哈賽車操縱穩定性的影響。

1? 建立巴哈賽車模型

在ADAMS/Car軟件中，根據表1、表2建立動力系統模型、前后懸架系統模型、轉向系統模型、輪胎模型，并進行裝配，整車模型如圖1所示。

2? 軸距、輪距對巴哈賽車操縱穩定性的影響分析

本文在原車模型基礎上，增大、減少200mm整車軸距建立兩種修改軸距后的整車模型。增大、減少100mm的整車前后輪距建立兩種修改輪距后的整車模型。根據GB/T6323-2014汽車操縱穩定性要求，分別對他們進行角階躍、角脈沖、穩態回轉操縱穩定性工況試驗，通過數據的對比。分析輪距和軸距對整車操縱穩定性的影響。

2.1 角階躍

本次測試的車速為50km/h，階躍轉角為11°，得到三種軸距的整車仿真數據如圖2、圖3所示。三種輪距的整車仿真數據如圖4、圖5所示。

本次試驗結果表明，軸距、輪距增大，橫擺角、側向加速度各項數據變化不大，對整車操縱穩定性沒有太大影響。減小軸距后，橫擺角、側向加速度各項數據增大，瞬態響應時間上升，轉向變得遲鈍，加大駕駛員調整方向、躲避障礙物的難度。減小輪距后，整車出現抖動，不能進入穩態，極易發生側翻、側滑等事故。大大降低了整車操縱穩定性。（表3）

2.2 角脈沖

本次測試的車速為50km/h，轉角幅值為40，得到三種軸距、輪距的整車的各項參數如圖6、圖7、圖8、圖9所示。

本次試驗結果表明，軸距、輪距增大，橫擺角和側向加速度、車身側傾角、相位滯后角減小，減少了汽車在轉向時，速度給車身帶來的不穩定。瞬態響應時間提升，使駕駛員有更加靈活的轉向來改變方向和躲避障礙物，提高了整車操縱穩定性。軸距、輪距減少，各項數據增大、瞬態響應時間下降，容易發生側向滑動、側翻現象，降低了整車操縱穩定性[1]。（表4）

2.3 穩態回轉

本次測試的滿足結束條件的側向加速度為4g，縱向車速為27.88km/h，三種軸距、輪距的整車穩態回轉仿真的評價數據，如圖10、圖11所示。

本次試驗結果表明，軸距、輪距的變化對0.2g處不足轉向度沒有影響，增大軸距、輪距，0.2g處車身側傾角、0.2g處車身側傾梯度下降，提高了整車操縱穩定性。減少軸距、輪距，0.2g處車身側傾角、0.2g處車身側傾梯度增大，降低整車操縱穩定性。過大的側傾角會讓駕駛者在比賽過程中感到不安全，不穩定[3]。所以在國家標準規定的范圍內，車身側傾角越小，汽車在運動過程中更加平穩，更加安全。穩態回轉試驗下，輪距比軸距對整車操縱穩定性影響更大。（表5）

3? 結論

針對Adams/car建立的巴哈賽車整車模型，分別增大、減小軸距和輪距，對其進行角階躍、角脈沖、穩態回轉操縱穩定性試驗。研究結果表明，在穩態回轉工況中，改變輪距要比改變軸距對巴哈賽車操縱穩定性的影響更大。軸距和輪距的增大，能提高巴哈賽車整車操縱穩定性，軸距和輪距的減少會降低巴哈賽車整車操縱穩定性。

參考文獻：

[1]張麗霞，路軍，潘福全，宋年秀.基于ADAMS/Car的軸距對汽車操縱穩定性影響仿真[J].山東交通科技，2015（05）：6-10.

[2]肖海萍，周福庚，張代勝，呂召泉，沈國清.軸距與輪距對汽車轉向輪偏轉角關系的影響[J].合肥工業大學學報（自然科學版），2005（12）：1499-1502.

[3]侯杰，張代勝.基于靈敏度分析的FSAE賽車前懸架多目標優化[J].合肥工業大學學報（自然科學版），2018，41（04）：462-467.