基于VI-motorcycle的某大排量摩托車操縱穩定性仿真分析(2)

劉興君 李金波 余大江

（重慶交通大學機電與車輛工程學院）

（上接2022 年第6 期）

2.2 直線仿真試驗

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

圖8 比利時路面

在VI-motorcycle 軟件中輸入直線加速行駛工況的參數，執行仿真試驗。設初始速度為15m/s，縱向加速度為5m/s2，時間為20s。圖9 所示為該型摩托車以時速36km/h加速到157km/h 的直線加速仿真試驗圖，圖10 為直線加速仿真結果。

圖9 直線加速

由上圖的縱向速度結果可知，摩托車從15m/s 加速到43m/s，在4.5s 時進行了第一次換擋；在8.2s 時進行了第二次換擋；在10s 時進行了第三次換擋；在12s 時，第四次換擋之后一直加速，達到43m/s。其橫擺角在摩托車換擋時發生上下波動，波動不大，在高速時，其值較小，橫向比較穩定。側傾角波動不大，比較穩定，俯仰角在加速時發生波動，比較大，垂向性能不是很好。

圖10 直線仿真結果

2.3 繞八字仿真試驗

該仿真執行繞八字，通常是操控性和機動性評估的一部分。摩托車以恒定的縱向速度在閉環中執行。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，執行仿真，其仿真動畫如圖12 所示，仿真結果如圖13 所示。

摩托車在進行繞八字運動時，其橫向速度在0.055m/s，比較穩定；橫向加速度為4.5m/s2，在繞圈時其值比較穩定；側傾角在27deg 左右浮動；其轉向角在11deg 左右浮動，值比較穩定。

圖12 仿真動畫

圖13 繞八字仿真結果

3 結論分析

摩托車的動態特性可以用操縱性和穩定性等術語來描述。操縱性描述了摩托車執行復雜動作的能力以及駕駛員執行這些動作的難度。另一方面，穩定性意味著摩托車在應對外界干擾（如凹凸不平的路面或陣風）時保持平衡的能力，這取決于車輛的固有特性；摩托車的慣性特性、前進速度、轉向頭的幾何特性和輪胎特性等。

通過仿真得出如下結論：

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

b）通過定圓轉向、直線加速和繞八字三種工況的仿真，并對結果進行了分析，摩托車在低速時穩定性比較好，在直線加速換擋時，受到波動比較大，垂向和橫向性能較差。對后續的摩托車操縱穩定性研究具有一定指導意義。

（全文完）