大学生方程式赛车是一种小型的赛道专用型车辆,具有加速性能好、质量轻、体积小、灵活性高等特点。由于比赛赛道具有弯道多且密集的特点,使得车辆对操纵稳定性提出了更高的要求。为了满足这一要求,针对赛车的操纵稳定性研究成为各高校近年来的一个重要课题。但是由于赛车轮胎常工作在“轮胎附着椭圆”的极限边界处,其操纵动力学研究并不能完全参考民用汽车的研究方法和研究标准。鉴于此,建立适用于赛车极限工况的车辆操纵动力学评价手段和标准就成为了重要的研究方向。本文以大学生方程式赛车为研究对象,考虑到赛车比赛中轮胎始终处于附着极限的非线性工况,通过建立标准7自由度整车模型,通过优化算法完成“g-g”图的绘制。在已知“g-g”图的基础上,使用准静态方法完成圈速仿真,获得特定行驶路线的车速曲线。最终通过对赛车主要参数与“g-g”图的关联性分析,进行赛车在极限工况的操纵稳定性研究。首先,本文对大学生方程式赛车所使用的轮胎行进行受力分析,基于所使用轮胎的实验数据,分析出了此种典型赛车轮胎在不同条件下的纵向和侧向力学特性。根据大学生方程式赛车所使用轮胎的特性,建立了大学生方程式赛车的轮胎模型。其次,介绍了“g-g”图的描述与意义,结合大学生方程式赛车的使用工况,表明“g-g”图能够快速且充分的反映不同赛车的极限稳定性,具有良好的应用性。随后建立北理工黑鲨五赛车的整车七自由度模型,并通过MATLAB运算完成“g-g”绘制。使用准静态仿真方法,对赛道进行分段处理,得到每段赛道的速度曲线,根据合成的单圈速度曲线,验证“g-g”图与单圈用时的关联性,最终建立整套赛车准静态赛道圈速仿真研究方法。第三,通过完成黑鲨五赛车实车赛道实验和7自由度模型仿真,获得实车测试采集和虚拟仿真两种“g-g”图,通过单一变量对照验证,对比分析赛车质心位置、车辆侧倾刚度、轮胎胎压等主要设计参数变化对“g-g”图的影响,总结变化规律,为赛车优化设计和参数调校提供理论指导。最终通过正交实验法完成了最少单圈用时的仿真,并确定了参数设定组合,为赛车测试、调教提供参数指导。