中型载货汽车转向系统的分析研究与改进设计

论文摘要

近年来,我国国民经济不断发展,公路建设不断发展,促使物流业和运营业不断发展壮大,借此机会,载货汽车社会保有量不断增加,汽车操纵安全性成为一个重要研究课题,转向系统作为汽车几大重要系统之一,它的性能体现了整车操纵安全性的水平,因此,研究如何改进设计现有载货汽车的转向系统成为一个重要课题。本文以中型载货汽车转向系统为主要研究对象,以传统转向系统设计为理论基础,对转向系统进行了改进设计,并引进、提出了转向梯形矩形化理论。在运用ADAMS建模过程中,以机械系统动力学理论为基础,引进、提出了三段法建模理论,运用ADAMS/car模块建立了载货汽车转向系统和前悬架系统模型,并对模型进行了多个层面的仿真分析,验证了改进设计在理论方面的正确性。通过实际试验验证和对比分析,验证了改进设计的可行性;利用ADAMS/car建模分析的准确性、可行性;转向梯形矩形化理论、三段法建模理论应用的可行性。在对实际车型转向系统的改进设计过程中,对中型载货汽车转向系统设计的新思路、新方法作了有意义的研究和探索。本文主要内容可以归纳为几点:1.在阅读了大量国内外有关文献的基础上,对转向系统作了简要概述,并分析了其发展趋势,指出了本文要研究的重点。2.简要叙述机械系统动力学的理论基础及ADAMS软件模块的基本构成。3.对转向系统设计基础理论作了简要概述,引进、提出了转向梯形矩形化理论,在用ADAMS建模中,引进、提出了三段法建模理论。4.对原状态转向系统和改进设计转向系统进行了理论对比分析,在理论上验证了改进设计的可行性,并利用ADAMS/car模块,建立载货汽车转向系统和前悬架系统模型。5.利用已建立的转向系统和前悬架系统模型进行了原状态和改进设计状态的仿真分析,并利用公司现有试验设备、手段进行了试验验证,通过仿真和试验结果的对比分析,验证了改进设计在该车型上运用的可行性。本文的研究意义在于:1.以实际车型转向系统的改进设计为依托,对汽车转向系统作了深入的分析、研究,并实际应用到载货汽车转向系统的改进设计当中,有效验证了改进设计的可行性。2.通过对实际车型的转向系统的分析研究、改进设计,提出了基于转向系统传统设计理论的动力转向器选型、转向梯形设计的新的理论方法、思路。3.以实际车型为基础,对转向梯形矩形化理论和ADAMS的三段法建模理论进行了有意义的探索和研究。为同行业提供了一种新的设计思路和方法,试验结果表明该研究具有适用性、研究性和推广性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 转向系统概述
• 1.2 研究转向系统的必要性
• 1.3 转向系统的国、内外发展状况
• 1.4 本文研究的课题内容及其研究意义
• 1.4.1 课题的由来
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究本课题的意义
• 第二章 机械系统动力学及其软件ADAMS简介
• 2.1 机械系统动力学及ADAMS概述
• 2.1.1 机械系统动力学
• 2.1.2 ADAMS 分析软件介绍
• 2.2 多体系统动力学基本理论
• 2.3 ADAMS 分析和算法
• 2.3.1 坐标系的选择
• 2.3.2 ADAMS 运动学分析
• 2.3.2.1 ADAMS 的运动学方程
• 2.3.2.2 ADAMS运动学方程的求解算法
• 2.3.3 ADAMS 动力学分析
• 2.3.3.1 ADAMS 动力学方程
• 2.3.3.2 ADAMS 动力学方程的求解
• 2.3.4 ADAMS 静力学、线性化分析
• 2.3.4.1 静力学分析
• 2.3.4.2 线性化分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 转向系统设计、分析的理论基础
• 3.1 转向系统组成
• 3.2 转向系统设计的目的
• 3.3 转向系统设计、分析的理论基础
• 3.3.1 转向系统传动比的确定
• 3.3.2 转向系统结构的布置
• 3.3.3 转向梯形机构设计
• 3.3.4 前悬架的三段法建模
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于设计、分析理论的校核及ADAMS模型的建立
• 4.1 原车转向系统核算、分析
• 4.1.1 原车已知参数
• 4.1.2 动力转向器缸径校核、分析
• 4.1.3 转向传动机构角传动比核算
• 4.1.4 转向干涉校核及改进布置设计
• 4.1.5 转向梯形校核
• 4.1.5.1 原状态转向梯形
• 4.1.5.2 改进状态转向梯形
• 4.2 转向系统的初步改进设计
• 4.3 转向系统和前悬架的ADAMS模型建立
• 4.3.1 确定模型需要的hardpoint坐标值
• 4.3.2 模型的简化及建立
• 4.3.2.1 建立转向机构模板、钢板弹簧模板、转向梯形模板
• 4.3.2.2 施加约束副
• 4.3.2.3 建立前悬架系统的仿真模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 转向系统仿真分析及对比试验
• 5.1 转向系统仿真分析
• 5.1.1 转向盘力矩对比分析
• 5.1.2 转向直拉杆受力对比分析
• 5.1.3 左、右转向轮转角仿真分析
• 5.1.3.1 转向摇臂与转向直拉杆夹角变化对左右转向轮的影响
• 5.1.3.1.1 车轮左转向时，对转向轮的影响
• 5.1.3.1.2 车轮右转向时，对转向轮的影响
• 5.1.3.2 两种状态的左、右转向轮转角仿真分析
• 5.1.4 两种状态的转向系统转向干涉分析
• 5.1.4.1 车轮跳动时前束角仿真及变化规律分析
• 5.1.4.2 基于前束角变化规律的转向干涉仿真分析
• 5.2 两种状态仿真的对比分析总结
• 5.3 试验验证
• 5.3.1 原地转向时，转向盘作用力试验
• 5.3.2 动态转向时，转向盘作用力试验
• 5.3.3 转向圆直径测量
• 5.3.4 整车路试的主管评价
• 5.3.5 试验验证对比分析总结
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 硕士在学期间所取得的科研成果
• 致谢