重型商用车双前桥转向系统的优化及仿真

论文摘要

随着我国商用汽车向大型化、重型化发展的趋势,大吨位及超大吨位汽车发展很快。为此,在汽车底盘设计上需要通过增加汽车的车轴来适应大吨位车辆的需求,于是出现了双桥或更多桥转向的车辆,使得对多桥转向系统运动学的分析与研究变得日益重要。本文针对双前桥转向汽车的具体结构,利用相关汽车理论和连杆机构运动学的知识,在消化、吸收、归纳、总结前人的成果上,系统、全面地对双前桥转向汽车的转向梯形、转向双摇臂机构进行运动学分析,并对整车稳态转向性能作出理论计算,建立转向系统的整体空间数学模型。在此基础上,首先利用优化设计的思想和方法对转向系统进行优化建模,然后运用MATLAB软件编写优化程序并进行优化设计,接着利用ADAMS仿真软件对优化后的结果进行仿真分析,并利用ADAMS中的优化功能对转向系统进行了进一步的优化设计。最后用优化的整车模型完成稳态回转仿真试验,得出转向性能评价结论。本文为汽车多桥转向系统的设计开发提供了一种步骤简单、修改容易、过程直观、结果精确可靠的快速设计方法。运用仿真技术能够很好的模拟重型汽车转向机构的真实运动,可以快速计算出各转向轮间的转角几何关系及转向机构中的一些参数变化对转向性能的影响,为转向机构的设计提供依据,从而大大的缩短产品的开发周期,提高产品的设计质量。本文把该仿真方法运用到实际的开发设计中,获得了良好的效果,证明它是一种对设计很有效的辅助工具。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 双前桥转向系统的发展现状
• 1.2 本文研究的目的和意义
• 1.3 本文研究内容
• 第2章 双前桥转向理论及数学模型建立
• 2.1 汽车转向理论
• 2.1.1 单轴转向汽车的转向理论
• 2.1.2 多轴转向汽车的转向理论
• 2.2 双前桥转向系统稳态转向特性分析
• 2.3 双前桥转向系统数学模型的建立
• 2.3.1 欧拉角和方向余弦矩阵
• 2.3.2 梯形机构的数学建模
• 2.3.3 双摇臂机构的数学建模
• 2.3.4 整体数学模型的分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 双前桥转向系统的优化设计
• 3.1 优化设计数学模型
• 3.1.1 优化设计数学模型的三要素
• 3.1.2 优化设计的数学模型及其优化方法的选择
• 3.1.3 优化设计的运算工具
• 3.2 双前桥转向系统的优化模型
• 3.2.1 设计变量
• 3.2.2 建立目标函数
• 3.2.3 约束条件
• 3.3 双前桥转向系统的优化计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 双前桥转向系统ADAMS 建模与仿真分析
• 4.1 模型参数确定及主坐标系建立
• 4.2 双前桥转向系统ADAMS 模型的建立
• 4.2.1 双前桥转向系统主要技术参数的确定
• 4.2.2 双前桥转向连杆的模型建立
• 4.2.3 其他构件模型的建立
• 4.2.4 整个转向系统的模型
• 4.2.5 后悬架系统模型及整车模型的建立
• 4.3 双前桥转向系统运动学分析
• 4.3.1 双前桥转向系统的传动关系
• 4.3.2 双前桥系统转向性能分析
• 4.4 双前桥转向系统ADAMS 优化设计
• 4.5 整车稳态回转仿真试验
• 4.5.1 稳态回转仿真
• 4.5.2 仿真结果分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢