重型汽车双前桥转向系统的建模及优化

论文摘要

双前转向桥的转向轮异常磨损是商用车领域比较普遍的现象,该现象引起了广大科研工作者的关注。轮胎的异常磨损除了与路况、使用方法、轮胎质量等因素有关外,还与转向系统的参数有关。资料统计表明车轮定位参数及转向机构的不正确设计是导致轮胎异常磨损的重要因素,由车轮定位及转向机构引起的故障占整车故障的30%左右,所以研究车轮定位参数、转向机构的运动特性及设计方法对于减小双前桥转向系统转向轮的异常磨损尤为重要。本文以某双前桥转向系统作为基础,分析了导致双前桥转向系统转向轮异常磨损的影响因素,并以某双前轴转向的载货汽车技术参数作为研究对象,分析导致异常磨损原因,从转向参数的角度对影响磨损的因素进行了分析。首先对该车型的总体结构及结构可能会引起的磨损情况进行了分析,并对该转向机构进行了简化。然后对双前桥转向系统运用坐标转换的方法,进行了参数化建模。确定影响转向系统的参数,并选取其中对转向系统影响明显,又在现有条件下可以改变的几个参数作为优化对象。确定其转向参数的优化范围及优化目标。前后转向轮实际转角与阿克曼理论转角若越接近,则说明该转向轮越处在滚动状态,当转向轮处于滚动状态,就有可能减少轮胎的磨损。所以选取转向轮实际转角与理论转角的差值作为优化目标,若差值越小,则说明车轮越接近滚动状态。最后运用ADAMS的优化功能对影响双前桥转向轮异常磨损的转向参数进行了优化分析,得出满足目标函数的一系列参数。用该参数相对于原参数的结论进行对比分析,发现优化后参数能够减少前后车轮理论转角与实际转角的差值。方案表明,适当调整转向系统四连杆机构、转向轮定位参数以及转向梯形的参数,可以减少双前桥转向系统转向轮异常磨损。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 课题的来源
• 1.1.2 课题的提出
• 1.1.3 技术难点
• 1.2 课题的目的和意义
• 1.3 国内外双前桥转向系统的发展状况与研究现状
• 1.3.1 双前桥转向系统国外研究状况
• 1.3.2 双前桥转向系统国内研究状况
• 1.3 本课题主要研究内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 关键问题
• 1.3.3 研究内容
• 第2章 双前桥转向系统理论基础
• 2.1 转向系统的总体结构
• 2.1.1 转向操纵机构
• 2.1.2 杆系及摇臂机构
• 2.1.3 转向器
• 2.1.4 转向桥
• 2.2 转向轮定位参数
• 2.2.1 主销后倾
• 2.2.2 车轮外倾
• 2.2.3 主销内倾
• 2.2.4 前轮前束
• 2.3 转向时车轮运动规律
• 2.3.1 单转向桥车轮运动规律
• 2.3.2 双转向桥车轮运动规律
• 2.4 转向系统一般要求
• 2.5 转向系统总体结构
• 第3章 ADAMS软件仿真基础
• 3.1 ADAMS软件
• 3.2 ADAMS分析功能特点
• 3.3 ADAMS分析原理
• 3.4 ADAMS的优化仿真功能及工作流程
• 3.5 三维坐标变换理论
• 第4章 双前桥转向系统的动力学模型建立
• 4.1 转向系结构参数
• 4.2 双前桥转向杆系的参数化分析
• 4.2.1 点2～3坐标求解
• 4.2.2 点4～8坐标求解
• 4.2.3 点9～10坐标求解
• 4.2.4 点12～16坐标求解
• 4.2.5 点17～19坐标求解
• 4.2.6 点20～22坐标求解
• 4.3 模型建立准备
• 4.3.1 双前桥转向系统模型假设
• 4.3.2 模型的空间坐标定义
• 4.3.3 模型的组成
• 4.4 双前桥转向机构模型的建立
• 4.4.1 转向系统优化变量的选取
• 4.4.2 转向传动机构模型的建立
• 4.4.3 整个转向系的约束条件
• 4.5 模型的验证
• 第5章 双前桥转向系统动力学模型的优化
• 5.1 优化设计的原理简介
• 5.2 双前桥转向系统优化思想及目标函数
• 5.3 优化变量及约束条件
• 5.3.1 一轴转向上垂臂长L12及一轴转向臂初始角θ1
• 5.3.2 二轴转向上垂臂长L911及一轴转向臂初始角θ2
• 5.3.3 一轴梯形底角γ1及二轴梯形底角γ2及一二轴梯形臂长L
• 5.3.4 过渡臂中心点横坐标x11
• 5.3.5 前后轴主销后倾角α1、α2和主销内倾角β1、β2
• 5.4 优化分析
• 5.5 优化结果分析
• 5.5.1 优化前仿真结果
• 5.5.2 优化后仿真结果
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究期间发表论文情况