特种汽车多轴转向技术的优化设计.doc

《特种汽车多轴转向技术的优化设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、特种汽车多轴转向技术的优化设计摘要：本文介绍了特种汽车多轴转向技术的设计和优化内容，简要分析了转向系统的结构、转向传动、转向助力匹配和转向零部件分析等方面，总结了平面投影法、多体动力学优化法、梯形机构设计和纵向传动系统等优化目标，以及在应用数学模型和约束时要考虑的因素。关键词：特种汽车；多轴转向；优化设计随着汽车行业的发展，用户要求大型特种车辆具有更高的转向性能。因为转向性能直接影响汽车可控制性[1]，操纵稳定性和效率，因此对特种车辆转向系统的设计提出了更高的要求。根据用户需求，大多数大型特种车辆转向系统都设计用于多轴转向。一般

2、的设计方法是基于现有产品，经过并行分析后进行部分更改，这些变化不能满足估计的运行要求，并且不能提高整车的经济性。伴随零部件改进结构的同时，特种汽车的批量开发和产品升级也在加速，转向系统的设计过程将大大缩短。因此，为更深入了解特种汽车转向系统的合理性，有必要分析其性能，并开发设计优化的转向系统和功能。1多轴转向机构的结构和原理4学海无涯特种汽车多轴转向技术的优化设计摘要：本文介绍了特种汽车多轴转向技术的设计和优化内容，简要分析了转向系统的结构、转向传动、转向助力匹配和转向零部件分析等方面，总结了平面投影法、多体动力学优化法、梯形机

3、构设计和纵向传动系统等优化目标，以及在应用数学模型和约束时要考虑的因素。关键词：特种汽车；多轴转向；优化设计随着汽车行业的发展，用户要求大型特种车辆具有更高的转向性能。因为转向性能直接影响汽车可控制性[1]，操纵稳定性和效率，因此对特种车辆转向系统的设计提出了更高的要求。根据用户需求，大多数大型特种车辆转向系统都设计用于多轴转向。一般的设计方法是基于现有产品，经过并行分析后进行部分更改，这些变化不能满足估计的运行要求，并且不能提高整车的经济性。伴随零部件改进结构的同时，特种汽车的批量开发和产品升级也在加速，转向系统的设计过程将大

4、大缩短。因此，为更深入了解特种汽车转向系统的合理性，有必要分析其性能，并开发设计优化的转向系统和功能。1多轴转向机构的结构和原理4学海无涯对转向系统进行优化设计的主要目的是分析转向系统的结构和传动机构。可通过结构调整优化函数变量，并通过对转向杆系进行运动学分析优化传动机构。另外，从转向梯形机构和转向时前后轮同步轨迹协调方面进行优化设计。1.1转向系统的结构优化平面投影法是将转向摇臂系统细分为多个子系统，并将摇臂伸入垂直面，而转向节臂伸入水平面，假设摇臂在垂直面上旋转，在水平面旋转，然后建立多个子系统的数学模型，然后与转向梯形系统

5、组合形成系统的完整模型。图1中所示的双前桥转向摇臂系统可以分为第一轴节壁至摇臂，摇臂至中间臂，中间臂至第二轴摇臂，第二轴摇臂至转向节臂四个系统。这样，可以获得每个转向轮的旋转角度以及两个梯形机构[5]，然后可以使用Ackerman转角关系来执行优化函数。多体动力学优化法是利用多刚体动力学知识，首先通过对转向杆连接点坐标的参数化来确定连接点的空间布置，再进一步确定待优化杆件的空间初始角度和长度模型参数，最后建立误差目标函数，确定待优化变量的初始值，最终优化目标是以目标函数的最大值进行最小化控制，进而对各设计变量进行优化。1.2转向

6、传动机构的优化设计首先是转向梯形机构的设计。这是通过根据特定条件选择合适的参数来设计梯形机构。梯形机构是必要的，以确保在转向过程中所有车轮都在同一瞬时中心旋转，以减少轮胎磨损和功耗。梯形机构必须满足左右车轮的最佳比率，以使每个车轮执行纯滚动转向。由于当前的转向梯形机构设计有待优化，因此实际转向特性和理论转向特性曲线可能不会完全重叠。因此，在转向角不大的情况下，要求两者尽可能地接近以满足车辆转向优化设计需求。特种车辆通常具有多轴转向[4]，因此需要优化每个转向轴上的转向梯形机构。转向梯形机构分为整体转向梯形机构和断开梯形机构。它们

7、的数学模型不同，但优化目标相同。梯形机构的优化目标函数：可得：纵向传动机构[6]是转向传动机构的另一部分。在转向过程中，应以最佳方式将转向器的角度转向至车轮的转向角，并且在确保车轮达到目标角度时，转向器应具有足够的夹角。同时，在设计转向器系统时，有必要考虑转向角、横向变速比、动力传递比和其他因素。在特种汽车多轴转向机构的设计中，除前轴外的后多轴同样参与整车转向，以及使用各种后转向功能而导致车辆响应发生变化，因此存在差异。前轴和后轴之间的协调运动关系包括车轮旋转角度与前轴和后轴控件之间的反应时间。由于普通汽车上的轴数较少且机身较短

8、，因此在汽车转弯时，后轴的外轮轨迹不会超过前轴的外轮轨迹。因此，在观察特种汽车的转向性能时，不必考虑外轮胎与后轴的偏差以及外轮胎与前轴的偏差。但是对于多轴特种汽车来说，由于车身长且是多轴，复杂的转向以及主动地参与整车转向的多轴车桥，车身的前部会感觉良好，而车身的