不同軸距和輪距對巴哈賽車操縱穩(wěn)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(wěn)定性的影響，參照汽車操縱穩(wěn)定性國家標準試驗方法完成角階躍、角脈沖、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)三個工況試驗仿真。結(jié)果表明，穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)工況下，輪距比軸距對整車操縱穩(wěn)定性影響更大。軸距、輪距增大，能提高整車穩(wěn)定性，減少則會降低整車穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：軸距;輪距;操縱穩(wěn)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(wěn)定性是衡量汽車安全性能的一項重要指標。經(jīng)過論文調(diào)查，肖海萍研究軸距與輪距對汽車轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角關(guān)系，發(fā)現(xiàn)只要軸距和輪距變化不超過5%時，各參數(shù)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角變化不超過1.5%[2]。張麗霞研究軸距對汽車操縱穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)響應(yīng)下，當(dāng)軸距增大，汽車的側(cè)傾角、側(cè)向加速度、橫擺角速度變小，汽車操縱穩(wěn)定性變好。當(dāng)軸距減小時，汽車的側(cè)傾角、側(cè)向加速度、橫擺角速度增大[1]。目前，沒有人研究關(guān)于輪距對汽車操縱穩(wěn)定性的影響。所以研究輪距對汽車操縱穩(wěn)定性如何影響顯得尤為重要。本文基于ADAMS/Car軟件設(shè)計巴哈賽車整車模型，并修改不同軸距和輪距進行操縱穩(wěn)定性仿真，研究軸距和輪距對巴哈賽車操縱穩(wěn)定性的影響。

1? 建立巴哈賽車模型

在ADAMS/Car軟件中，根據(jù)表1、表2建立動力系統(tǒng)模型、前后懸架系統(tǒng)模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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(wěn)定性的影響分析

本文在原車模型基礎(chǔ)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(jù)GB/T6323-2014汽車操縱穩(wěn)定性要求，分別對他們進行角階躍、角脈沖、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)操縱穩(wěn)定性工況試驗，通過數(shù)據(jù)的對比。分析輪距和軸距對整車操縱穩(wěn)定性的影響。

2.1 角階躍

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

本次試驗結(jié)果表明，軸距、輪距增大，橫擺角、側(cè)向加速度各項數(shù)據(jù)變化不大，對整車操縱穩(wěn)定性沒有太大影響。減小軸距后，橫擺角、側(cè)向加速度各項數(shù)據(jù)增大，瞬態(tài)響應(yīng)時間上升，轉(zhuǎn)向變得遲鈍，加大駕駛員調(diào)整方向、躲避障礙物的難度。減小輪距后，整車出現(xiàn)抖動，不能進入穩(wěn)態(tài)，極易發(fā)生側(cè)翻、側(cè)滑等事故。大大降低了整車操縱穩(wěn)定性。（表3）

2.2 角脈沖

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

本次試驗結(jié)果表明，軸距、輪距增大，橫擺角和側(cè)向加速度、車身側(cè)傾角、相位滯后角減小，減少了汽車在轉(zhuǎn)向時，速度給車身帶來的不穩(wěn)定。瞬態(tài)響應(yīng)時間提升，使駕駛員有更加靈活的轉(zhuǎn)向來改變方向和躲避障礙物，提高了整車操縱穩(wěn)定性。軸距、輪距減少，各項數(shù)據(jù)增大、瞬態(tài)響應(yīng)時間下降，容易發(fā)生側(cè)向滑動、側(cè)翻現(xiàn)象，降低了整車操縱穩(wěn)定性[1]。（表4）

2.3 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)

本次測試的滿足結(jié)束條件的側(cè)向加速度為4g，縱向車速為27.88km/h，三種軸距、輪距的整車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)仿真的評價數(shù)據(jù)，如圖10、圖11所示。

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

3? 結(jié)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(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)操縱穩(wěn)定性試驗。研究結(jié)果表明，在穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)工況中，改變輪距要比改變軸距對巴哈賽車操縱穩(wěn)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(wěn)定性，軸距和輪距的減少會降低巴哈賽車整車操縱穩(wěn)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(wěn)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(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角關(guān)系的影響[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)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(yōu)化[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，41（04）：462-467.