稳态转向特性仿真和试验成果

按照《汽车操纵稳定性试验方法 稳态回转试验》(GB/T 6323.6—94)进行稳态转向特性的虚拟试验设计和试验，汽车以最低稳定速度沿半径为R0=15 m 的圆周行驶，然后固定方向盘不动，从车速为零开始缓缓连续而均匀地加速(纵向加速度不超过0.25 m/s2)，直至汽车出现不稳定状态为止。在仿真计算时，输入方向盘转角为292°，以0.2 m/s2 的纵向加速度加速至40 km/h。在试验和仿真过程中，记录如下参数：

(1)汽车横摆加速度ωr；

(2)汽车前进速度u；

(3)车身侧倾角ϕ。

车身侧向加速度ay 可由下式计算：

瞬时转弯半径：

车身最大侧倾度kϕ：

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瞬时转弯半径与起始转弯半径的比值R/Ro 与车身侧向加速度的关系曲线如图4-19所示。

从试验结果可以看出，该车在低侧向加速度时，具有近似临界转向特性，高侧向加速度时呈不足转向特性。而图中用多刚体模型计算得到的转向半径比呈不足转向特性，而多体刚柔耦合模型的仿真结果比较接近试验数据，其趋势基本与试验结果相一致。

由于该款低地板客车是针对城市公交而开发的，行驶路况比较好。但是由于城市道路弯道比较多，交通往往比较拥挤，所以对操纵稳定性提出了很高的要求。从国外技术资料可以得知，欧洲同型号低地板城市客车的稳态转向特性呈中性，转向半径比保持在1.0左右，这种情形的出现主要有以下两个方面的考虑：

(1)行驶车速比较低。该型号低地板城市客车的设计最高车速为70 km/h，正常的巡航车速为50 km/h，不会出现高速情况下转向过多的情况。

(2)城市道路弯道多，比较拥挤，需及时应付一些紧急情况，也要求有较好的转向灵敏度。

从图4-19仿真结果的变化趋势可以看出，横向稳定杆对车辆的稳态转向特性有很大的影响，不考虑后悬架横向稳定杆时，车辆的稳态转向呈明显的不足转向特性；考虑横向稳定杆后，不足转向度显著降低；引入后悬架导向机构与横向稳定杆的柔体模型后，转向特性的仿真数据更加靠近试验数据。弹性橡胶衬套的引入，对稳态转向特性的改善也起到很大的作用。

图4-19 稳态转向半径比响应数值仿真结果与试验数据的比较

前后悬架的刚度的匹配对车辆的转向特性有很大的影响，一般而言，前悬架的刚度越大，则呈不足转向特性，若要降低其不足转向度，则需在后悬架安装横向稳定杆，以增加后悬架的侧倾刚度。