基于VI-motorcycle的某大排量摩托車操縱穩(wěn)定性仿真分析(2)

劉興君 李金波 余大江

（重慶交通大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院）

（上接2022 年第6 期）

2.2 直線仿真試驗(yàn)

直線行駛仿真試驗(yàn)主要作用是為了分析評(píng)估摩托車在直線行駛的穩(wěn)定性。直線行駛穩(wěn)定性是指其能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的性能，是操縱穩(wěn)定性的重要內(nèi)容。這里直線行駛用的路面是比利時(shí)路面，見圖8 所示。

圖8 比利時(shí)路面

在VI-motorcycle 軟件中輸入直線加速行駛工況的參數(shù)，執(zhí)行仿真試驗(yàn)。設(shè)初始速度為15m/s，縱向加速度為5m/s2，時(shí)間為20s。圖9 所示為該型摩托車以時(shí)速36km/h加速到157km/h 的直線加速仿真試驗(yàn)圖，圖10 為直線加速仿真結(jié)果。

圖9 直線加速

由上圖的縱向速度結(jié)果可知，摩托車從15m/s 加速到43m/s，在4.5s 時(shí)進(jìn)行了第一次換擋；在8.2s 時(shí)進(jìn)行了第二次換擋；在10s 時(shí)進(jìn)行了第三次換擋；在12s 時(shí)，第四次換擋之后一直加速，達(dá)到43m/s。其橫擺角在摩托車換擋時(shí)發(fā)生上下波動(dòng)，波動(dòng)不大，在高速時(shí)，其值較小，橫向比較穩(wěn)定。側(cè)傾角波動(dòng)不大，比較穩(wěn)定，俯仰角在加速時(shí)發(fā)生波動(dòng)，比較大，垂向性能不是很好。

圖10 直線仿真結(jié)果

2.3 繞八字仿真試驗(yàn)

該仿真執(zhí)行繞八字，通常是操控性和機(jī)動(dòng)性評(píng)估的一部分。摩托車以恒定的縱向速度在閉環(huán)中執(zhí)行。其仿真路面如圖11 所示。

圖11 八字路面

在軟件中輸入八字路徑的半徑和初速度等參數(shù)，執(zhí)行仿真，其仿真動(dòng)畫如圖12 所示，仿真結(jié)果如圖13 所示。

摩托車在進(jìn)行繞八字運(yùn)動(dòng)時(shí)，其橫向速度在0.055m/s，比較穩(wěn)定；橫向加速度為4.5m/s2，在繞圈時(shí)其值比較穩(wěn)定；側(cè)傾角在27deg 左右浮動(dòng)；其轉(zhuǎn)向角在11deg 左右浮動(dòng)，值比較穩(wěn)定。

圖12 仿真動(dòng)畫

圖13 繞八字仿真結(jié)果

3 結(jié)論分析

摩托車的動(dòng)態(tài)特性可以用操縱性和穩(wěn)定性等術(shù)語來描述。操縱性描述了摩托車執(zhí)行復(fù)雜動(dòng)作的能力以及駕駛員執(zhí)行這些動(dòng)作的難度。另一方面，穩(wěn)定性意味著摩托車在應(yīng)對(duì)外界干擾（如凹凸不平的路面或陣風(fēng)）時(shí)保持平衡的能力，這取決于車輛的固有特性；摩托車的慣性特性、前進(jìn)速度、轉(zhuǎn)向頭的幾何特性和輪胎特性等。

通過仿真得出如下結(jié)論：

a）通過三維掃描技術(shù)，獲得了某國產(chǎn)400mL 大排量摩托車的參數(shù)，利用VI-motorcycle 軟件建立人—機(jī)—路摩托車動(dòng)力學(xué)模型。

b）通過定圓轉(zhuǎn)向、直線加速和繞八字三種工況的仿真，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析，摩托車在低速時(shí)穩(wěn)定性比較好，在直線加速換擋時(shí)，受到波動(dòng)比較大，垂向和橫向性能較差。對(duì)后續(xù)的摩托車操縱穩(wěn)定性研究具有一定指導(dǎo)意義。

（全文完）