不同轴距和轮距对巴哈赛车操纵稳定性的影响

覃俊源 糜沛纹 秦国锋 周帅 赖秀秀 王金章

摘要：本文通过ADAMS/Car软件建立巴哈赛车整车模型。为了探究轴距、轮距对巴哈赛车操纵稳定性的影响，参照汽车操纵稳定性国家标准试验方法完成角阶跃、角脉冲、稳态回转三个工况试验仿真。结果表明，稳态回转工况下，轮距比轴距对整车操纵稳定性影响更大。轴距、轮距增大，能提高整车稳定性，减少则会降低整车稳定性。

关键词：轴距;轮距;操纵稳定性

中图分类号：U469.79                                   文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）14-0025-03

0  引言

汽车的操纵稳定性是衡量汽车安全性能的一项重要指标。经过论文调查，肖海萍研究轴距与轮距对汽车转向轮偏转角关系，发现只要轴距和轮距变化不超过5%时，各参数所对应的转向轮偏转角变化不超过1.5%[2]。张丽霞研究轴距对汽车操纵稳定性的影响，发现瞬态响应下，当轴距增大，汽车的侧倾角、侧向加速度、横摆角速度变小，汽车操纵稳定性变好。当轴距减小时，汽车的侧倾角、侧向加速度、横摆角速度增大[1]。目前，没有人研究关于轮距对汽车操纵稳定性的影响。所以研究轮距对汽车操纵稳定性如何影响显得尤为重要。本文基于ADAMS/Car软件设计巴哈赛车整车模型，并修改不同轴距和轮距进行操纵稳定性仿真，研究轴距和轮距对巴哈赛车操纵稳定性的影响。

1  建立巴哈赛车模型

在ADAMS/Car软件中，根据表1、表2建立动力系统模型、前后悬架系统模型、转向系统模型、轮胎模型，并进行装配，整车模型如图1所示。

2  轴距、轮距对巴哈赛车操纵稳定性的影响分析

本文在原车模型基础上，增大、减少200mm整车轴距建立两种修改轴距后的整车模型。增大、减少100mm的整车前后轮距建立两种修改轮距后的整车模型。根据GB/T6323-2014汽车操纵稳定性要求，分别对他们进行角阶跃、角脉冲、稳态回转操纵稳定性工况试验，通过数据的对比。分析轮距和轴距对整车操纵稳定性的影响。

2.1 角阶跃

本次测试的车速为50km/h，阶跃转角为11°，得到三种轴距的整车仿真数据如图2、图3所示。三种轮距的整车仿真数据如图4、图5所示。

本次试验结果表明，轴距、轮距增大，横摆角、侧向加速度各项数据变化不大，对整车操纵稳定性没有太大影响。减小轴距后，横摆角、侧向加速度各项数据增大，瞬态响应时间上升，转向变得迟钝，加大驾驶员调整方向、躲避障碍物的难度。减小轮距后，整车出现抖动，不能进入稳态，极易发生侧翻、侧滑等事故。大大降低了整车操纵稳定性。（表3）

2.2 角脉冲

本次测试的车速为50km/h，转角幅值为40，得到三种轴距、轮距的整车的各项参数如图6、图7、图8、图9所示。

本次试验结果表明，轴距、轮距增大，横摆角和侧向加速度、车身侧倾角、相位滞后角减小，减少了汽车在转向时，速度给车身带来的不稳定。瞬态响应时间提升，使驾驶员有更加灵活的转向来改变方向和躲避障碍物，提高了整车操纵稳定性。轴距、轮距减少，各项数据增大、瞬态响应时间下降，容易发生侧向滑动、侧翻现象，降低了整车操纵稳定性[1]。（表4）

2.3 稳态回转

本次测试的满足结束条件的侧向加速度为4g，纵向车速为27.88km/h，三种轴距、轮距的整车稳态回转仿真的评价数据，如图10、图11所示。

本次试验结果表明，轴距、轮距的变化对0.2g处不足转向度没有影响，增大轴距、轮距，0.2g处车身侧倾角、0.2g处车身侧倾梯度下降，提高了整车操纵稳定性。减少轴距、轮距，0.2g处车身侧倾角、0.2g处车身侧倾梯度增大，降低整车操纵稳定性。过大的侧倾角会让驾驶者在比赛过程中感到不安全，不稳定[3]。所以在国家标准规定的范围内，车身侧倾角越小，汽车在运动过程中更加平稳，更加安全。稳态回转试验下，轮距比轴距对整车操纵稳定性影响更大。（表5）

3  结论

针对Adams/car建立的巴哈赛车整车模型，分别增大、减小轴距和轮距，对其进行角阶跃、角脉冲、稳态回转操纵稳定性试验。研究结果表明，在稳态回转工况中，改变轮距要比改变轴距对巴哈赛车操纵稳定性的影响更大。轴距和轮距的增大，能提高巴哈赛车整车操纵稳定性，轴距和轮距的减少会降低巴哈赛车整车操纵稳定性。

参考文献：

[1]张丽霞，路军，潘福全，宋年秀.基于ADAMS/Car的轴距对汽车操纵稳定性影响仿真[J].山东交通科技，2015（05）：6-10.

[2]肖海萍，周福庚，张代胜，吕召泉，沈国清.轴距与轮距对汽车转向轮偏转角关系的影响[J].合肥工业大学学報（自然科学版），2005（12）：1499-1502.

[3]侯杰，张代胜.基于灵敏度分析的FSAE赛车前悬架多目标优化[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2018，41（04）：462-467.