基于ADAMS的汽车后轮转向机构优化设计

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1、基于ADAMS的汽车后轮转向机构优化设计陶盛飞黄妙华(武汉理工大学汽车工程学院，武汉430070)【摘要】为了减小在车轮跳动时后轮转向机构与悬架之间的运动干涉、后轮摆振以及车轮磨损，提出了通过建立后轮转向机构的动力学虚拟模型。直接以减小转向拉杆和悬架的运动不协调偏差量为目标函数的优化设计方法，计算后轮在不同转角下的运动偏差量，得到合理的后轮转向机构布置方案，为后轮转向机构的设计提供一定参考。【Abstract】Inordertoreducethemovementinterferencebetweentherearwheel

2、steeringmech．anismandsuspension，swingvibration，wearandtearoftherearwheelswhentheyaremovingupanddown．Adesignmethodoftherearwheelsteeringmechanismispresentedwhichputsreducinguncoor-dinatedmotiondeviationbetweensteeringrodandsuspensionastheobjectivefunctionbyestablis

3、hingadynamicsvirtualmodeloftherearwheelsteeringmechanismtooptimizeandsimulate．Themotionde—viationoftherearwheeliscalculatedunderdifferentangleandareasonablelayoutschemeoftherearwhee!steeringmechanismisgot．Referenceisprovidedforthedesignoftherearwheelsteeringmecha-

4、njsm．【关键词】后轮转向机构汽车运动偏差优化设计doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2014．03．06悬架的运动干涉情况，包括空间法和平面法。但0引言是，这些方法无法在动态情况下模拟运动过程，存在明显的不足。本文基于ADAMS软件，建立了后轮转向机构动力学虚拟模型，创新地直接以减小后轮转向系统是四轮转向商用车的核心技术运动偏差量为目标函数进行优化仿真，研究了优之一。目前只有前轮转向机构的商用车由于体积化前后后轮在不同转角下随着后轮跳动时转向拉和吨位较大，导致了低速时的机动性和高速转向杆和钢板弹簧

5、悬架的运动不协调偏差量的变化，时操纵稳定性较差，因此后轮转向系统显得尤为结合实车试验，结果真实直观。重要。转向性能的差异主要是由于转向机构的不同引起的，而转向机构的空间运动规律直接影响着转向性能。若后轮转向机构布置不合理，则会1后轮转向机构的初始布置导致后轮反复摆振、轮胎异常磨损、制动干涉跑偏以及转向轻便性变差等问题。目前对转向机构的由于底盘空间的不同，后轮转向机构的布置设计通常单独采用的是作图法来校核转向机构与与前轮转向机构的布置不同。首先在后桥上方的收稿日期：2013—12—09上海汽车2014．03·23·车架上设计

6、一个横梁来固定动力转向器与转向电轮转向机构的空间模型来推导运动偏差计算公机，其次是确定垂臂的长度和初始摆角。垂臂的式，在ADAMS软件里直接以此作为目标函数优化长度可根据后桥上节臂的长度来确定。通常情况设计后轮转向机构。后轮转向机构与悬架系统运下，后桥上节臂的长度与垂臂的长度之比为0．8～动干涉分析的空间模型如图2所示。1．2。确定垂臂的初始摆角时，要保证动力转向器的分中性。最后确定转向拉杆的长度，可由垂臂的长度和后桥上节臂的位置而定。由于考虑车轮的跳动的情况以及横梁的位置，把转向拉杆设计成弯曲形状。后轮转向机构的初始布置

7、如图1所示图2后轮转向机构与悬架运动干涉示意图IEFl、1EFI为上下跳动时，后转向桥上节臂与转向拉杆相连的球销中心点B两种运动轨迹的偏差量。图1后轮转向机构的结构图3后轮转向机构虚拟样机模型汽车设计中的虚拟样机技术是以多刚体系统2后轮转向机构的校核动力学为理论基础的。假设除了钢板弹簧以外的各部件都是刚体，即在运动过程不变形；中间轴与一般单独采用作图法来校核转向机构与悬架半轴连接成一个构件；各运动副之间的摩擦不计，的运动干涉有以下不足。部件之间间隙不计。利用机械系统动力学仿真软(1)平面作图法是将转向器垂臂和转向节臂件AD

8、AMS／View，按照实际整车参数的要求(见表投影到一个平面上，分析误差较大。1)，为了简化计算步骤，只建立了主钢板弹簧片的(2)空间作图法虽然建立转向机构的空间模柔性结构，本文采用离散BEAM梁方法，将每片弹型，但是只限于静态状态下的校核，有局限性。簧离散为多段刚体，刚体之间通过无质量的铁木(3)无论