近年来,随着环境污染和能源紧缺问题加剧,新能源汽车,特别是电动汽车成为当前汽车行业研究的热点方向,具有广阔的市场前景。由于电动汽车和传统汽车动力系统的不同,造成在汽车底盘布置、质量分布等方面与传统汽车出现差别。因此需要在传统汽车操纵稳定性研究的基础上,对电动汽车重新进行操纵稳定性分析。本课题以某电动汽车为原型,建立整车多体动力学模型并进行试验验证。在此基础上主要研究两方面的内容:一是针对其在行驶过程中出现跑偏和轮胎磨损严重等问题,进行转向梯形的结构优化,并分析优化结果对整车操纵稳定性的影响;二是为了提高车辆操纵稳定性,提出一种基于D-最优试验设计的车辆操纵稳定性多参数优化方法。目前,对电动汽车操纵稳定性的研究已经成为一个突出的研究课题,具有重要的理论意义和工程应用价值。具体包含以下几个方面:(1)建立了整车多体动力学模型并进行试验验证。首先,测量出建模所需的关键点坐标和其它参数;然后,根据测量数据建立整车多体动力学模型,包括前悬架子系统、转向系统、车身子系统、后悬架子系统、轮胎子系统、制动系统和动力系统等七大子系统;最后,利用实车进行了定转弯半径试验和蛇行试验,将试验结果与仿真结果进行对比分析。分析结果显示:试验数据和仿真数据具有相同的变化趋势,且误差较小,验证了所建多体动力学模型的准确性。(2)分析和评价了车辆操纵稳定性。基于建立的整车多体动力学模型,根据汽车操纵稳定性试验方法进行了稳态回转试验、转向回正试验、转向轻便性试验、转向盘角阶跃试验、转向盘角脉冲试验、蛇行试验等六项操纵稳定性试验。依据汽车操纵稳定性指标限值与评价方法对各项试验进行了计分评价,得出了单项计分值和总评价计分值。计算结果表明,原车具有较差的转向回正性能。(3)基于响应面法的转向梯形优化分析。针对其在行驶过程中出现跑偏和轮胎磨损严重等问题,首先,根据阿克曼原理阐述了转向梯形的设计要求,分析了转向工况和双轮同向跳动时的阿克曼误差与前束角变化范围。然后,对转向梯形关键硬点进行灵敏度分析,选择影响较大的坐标值为优化变量,基于响应面法对其进行优化,优化后阿克曼误差最大值减小了51.49%,前束角变化范围缩小了40.44%,减轻了行驶跑偏和轮胎磨损等现象。最后,分析了转向梯形优化结果对整车操纵稳定性的影响,分析结果显示:转向梯形优化改善了整车操纵稳定性。(4)为了提高车辆操纵稳定性,提出一种基于D-最优试验设计的车辆操纵稳定性多参数优化方法。首先,分析了转向轮定位参数、悬架刚度、轮胎侧偏刚度、质心位置和轴距对汽车操纵稳定性的影响;然后,以操纵稳定性总评价计分值为目标函数,以质心离地高度、质心前后位置、轴距、弹簧刚度、前轮侧偏刚度、后轮侧偏刚度为设计变量,基于D-最优试验设计构造了整车参数与总评价计分值之间的响应面模型;最后,利用改进的遗传算法求解响应面模型最优值。结果显示:优化后质心离地高度、弹簧刚度、前轮侧偏刚度有较大程度的减小,后轮侧偏刚度有较大程度的增大,轴距几乎没有变化;优化对转向回正性和稳态回转试验有较大影响,转向回正性试验计分值提高了20.43%,稳态回转试验计分值提高了27.31%;而汽车操纵稳定性总评价计分值提高了8.98%。