1、影響整車操控性能因素的研究作者：東風汽車公司技術中心 李衡 蔡穎超摘要：影響汽車穩態和瞬態響應的因素有很多種，通過對不同性能進行的對比分析，來描述穩態響應中整車質心對不足轉向度的影響以及輪胎特性對瞬態相應的影響。關鍵詞：瞬態響應，穩態響應，操控性，輪胎1. 前言汽車理論通過軸荷的變化對側偏角的影響來判斷不足轉向度的變換趨勢，但是僅通過質心位置的變化不足以直接判定車輛的不足轉向趨勢，在某些情況下必須要綜合考慮軸荷變化的影響。本文結合汽車理論的相關內容通過對整車穩態回轉的仿真來驗證軸荷變化對不足轉向度的影響?，F代軍車的要求，不僅要有超強的通過性，還要有像轎車一樣良好的操控性，在某軍車的設計過程中，

2、發現車輛的瞬態響應不夠靈敏，本文將通過輪胎解決方案對某軍車瞬態響應性能進行改進。2. 理論描述2.1 穩態響應本文需要論證的是特定軸荷變化對轉向特性的影響，首先說明一下論證所需理論依據。能夠表征汽車轉向特性的重要參數就是穩定性因素K，它的符號直接影響穩態響應的轉向趨勢。m 整車質量；L 軸距；k1，k2，前后輪側偏剛度。汽車理論里面的論述簡短的有這么兩點：1、 當K>0 時，汽車不足轉向，K 值越大，不足轉向量越大：2、 當K<0 時，汽車過度轉向，K 值越小，過度轉向量越大。圖 3 簡化汽車模型通過整車質量和質心的變化來體現轉向特性方面的結果。但是對于同一質心位置會產生多種質量分

3、配，下面對同一質心，不同質量的整車模型進行穩態回轉仿真。2.2 瞬態響應汽車橫擺角速度增益：其中：u -車速； a -汽車質心距前軸距離；b -汽車質心距后軸距離；在u 、L 、m 、a 、b 、1 k 保持不變的情況下， 2 k 越大，汽車橫擺角速度增益越大，汽車的反應速度越快，瞬態響應越靈敏，這和我們的分析結論剛好吻合。注：橫擺角速度增益不能太大，以免駕駛員無意識所做的輕微的方向盤轉動而引起很大的響應。3. 仿真和計算3.1 穩態響應分析3.1.1 仿真模型以一款目前成熟的乘用車車型為分析對象，仿真模型如下圖所示：圖 4 仿真模型3.1.2 仿真工況進行穩態回轉仿真分析，以GB-6323.

4、6 中的試驗標準進行仿真，分析時更改車輪定位角的初始值，如下表格所示，進行三組計算：表格 1 仿真所需不同初始定位角原車輪定位角數值并非表格數值，表格內數值可以更加明顯的顯示分析結果的差別。3.1.3 分析結果表格 2 不足轉向度仿真結果圖 5 仿真路徑圖可以看出雖然質心位置一樣，但是產生了兩種不同的轉向趨勢：第一種工況為原始工況；第二種工況為整車質量不變的前提下改變前、后輪荷使整車質心與第二種工況的質心位置相同。第三種工況為整車質量不變的前提下改變前、后輪荷使整車質心與第二種工況的質心位置相同。即、不足轉向度工況1>工況3>工況2。3.1.4 理論計算軸荷變化對轉向特性的影響其中

5、L 不發生變化；由于輪胎前后一致且不發生變化，因此 k1 = k2 ，所以變量就只有 m 、a 、b ，通過計算可以得到以下系數：表格 3 仿真工況因為側偏剛度k 為負值，所以得到：穩定性因素值：工況1>工況3>工況2；因此、得到不足轉向度：工況1>工況3>工況2。3.2 瞬態響應分析3.2.1 仿真模型如圖所示，車輛前后懸架均為雙橫臂式獨立懸架，其中前懸架帶橫向穩定桿，后懸架不帶橫向穩定桿，轉向為循環球式轉向系統，輪胎應用吉林大學汽車動態模擬國家重點實驗室試驗得到的輪胎屬性文件。圖 6 整車仿真模型3.2.2 整車瞬態響應性能分析經過前期分析，該軍車的通過性和穩態響應

6、性能均能達到國軍標和國標的要求，但是瞬態響應性能稍差，其仿真結果如下：表格 4 方向盤角脈沖試驗仿真結果由表4 可以看出，諧振頻率較小，評分較低，汽車反應駕駛員指令較慢。表格 5 方向盤角階躍試驗仿真結果橫擺角速度響應時間0.36s 反映了汽車瞬態響應反映較慢，國標上限值0.15s，下限值0.4s。3.2.3 整車瞬態響應性能改進方案前輪側偏剛度保持不變，提高后輪側偏剛度，將原側偏剛度1500N/deg 提高到2000N/deg。表格 6 輪胎方案方向盤角脈沖試驗仿真結果表格 7 輪胎方案方向盤角階躍試驗仿真結果由表6 和表7 可以看出，提高后輪胎側偏剛度33%以后，方向盤角脈沖試驗中的諧振頻率由原來的0.4Hz 提高到0.97Hz，方向盤角階躍試驗中橫擺角速度響應時間由原來的0.36s 減小到0.22s，表明改進后該軍車的瞬態響應明顯變快。以下為改進前后瞬態響應部分曲線：圖 7 改進前后幅頻特性圖 8 改進前后相幅頻特性圖 9 改進前后階躍試驗方向盤轉角圖 10 改進前后階躍試驗橫擺角速度響應4. 結論1、 質心位置相同，會產生不同的不足轉向度，最終需要對比穩定性因素K 值的大小；2、 出現前、后輪均在原有的基礎上增加部分質量，導致質心