某六轮特种车辆全轮机械转向系统研究

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1、某六轮特种车辆全轮机械转向系统研究刘卓2015年6月中图分类号：TB533UDC分类号：629某六轮特种车辆全轮机械转向系统研究作者姓名：刘卓学院名称：机械与车辆学院指导教师：吴志成副教授答辩委员会主席：李晓雷申请学位：工程硕士学科专业：车辆工程学位授予单位：北京理工大学论文答辩日期：2015年6月ResearchOnMechanicalSteeringSystemofSix-wheelSpecialVehicleCandidateName：LiuZhuoSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFaculty

2、Mentor：Prof.WuZhichengDegreeApplied:MasterofEngineeringDegreeby：BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并

3、表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要全轮转向是减小车辆行驶转弯半径，增强低速机动性的有效途径。课题首先对某特种车辆全轮机械转向系统进行运动学优化设计，详细研究了车辆转向过程中转向轮的转角关系。基于理想阿克曼转角关系，利用ADAMS/Insight软件，确定优化设计方案，对各轴转向结构进行优化设计，优化之后各轴内、外车轮转角关系更加接近理论转角关系，对减少轮胎磨损，提高操纵稳定性具有很大的现实意义。另一方面，对车辆转向轮摆振现象进行研究。摆振是车辆行驶时产生的转向轮绕主销持续振动的现象，它对汽车动力性、燃油经济性、操纵稳定性、行驶平顺性以及

4、安全性都有极大的负面影响。转向轮摆振有强迫型摆振和自激型摆振两种形式，自激型振动是非线性动力系统特有的振动现象。本文建立了包含主销干摩擦、轮胎特性等非线性因素的七自由度摆振模型，研究了摆振的发生机理，探索了有效的减振措施。本文运用非线性动力学理论，阐述转向轮自激摆振是出现稳定极限环的振动现象。并且根据Routh-Hurwitz稳定性判据判断系统在不同车速下的稳定性，确定发生自激型摆振的临界车速。然后运用MATLAB软件建立转向轮摆振仿真模型，分别对自激型摆振与强迫型摆振进行仿真分析。通过仿真计算，得到自激摆振幅值与初始激励大小无关，只与系统参数相关。并且得到转向连

5、接当量刚度、当量阻尼、轮胎侧偏刚度、轮胎垂直刚度、轮胎拖距等因素对自激型摆振的影响规律，可以通过适当增大当量阻尼以及减小轮胎侧偏刚度来减小摆振幅值。同时，迸一步探讨了非光滑非线性因素主销干摩擦对自激摆振的影响，增大主销干摩擦能明显减小发生自激摆振的车速区间，但会影响汽车的转向轻便性，不宜用来解决实际车辆的自激摆振。另外，车轮的不平衡量能够导致转向轮发生强迫摆振，摆振的幅值和频率与车速变化一致，强迫型摆振主要发生在高速时，转向轮摆振幅值和频率大。关键词：六轮转向；优化设计；摆振；非线性；数值仿真I北京理工大学硕士学位论文AbstractThefullwheelste

6、eringisaneffectivewaytoreducetheturningradiusofthevehicleandtheincreaseofthespeedandthemaneuverabilityofthevehicle.Firstly,thekinematicsoptimizationdesignofthewholewheelmechanicalsteeringsystemofaspecialvehicleisstudied,andtherelationshipofthesteeringwheelangleduringtheturningoftheveh

7、icleisstudiedindetail.Foreachaxlesteeringstructureoptimizationdesign,basedonidealAckermannanglerelationship,theoptimaldesignschemeisdeterminedwithADAMS/Insightsoftware.Afteroptimization,theaxisinnerwheelandouterwheelrotationrelationshipisclosertothetheoreticalanglerelationship.Itisofg

8、reatp