基于MATLAB的断开式转向梯形机构的优化设计

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1、机械设计与制造第2期8MachineryDesign＆Manufacture2011年2月文章编号：1001-3997（2011）02-0008-03基于MATLAB的断开式转向梯形机构的优化设计*12石启龙杨建伟12（太原科技大学机械电子工程学院，太原030024）（北京建筑工程学院机械与汽车工程学院，北京100044）MATLAB-baseddisconnectedoptimaldesignofsteeringtrapezoid12SHIQi-long，YANGJian-wei1（TaiyuanUni

2、versityofScienceandTechnology，MechanicalandElectronicEngineering，Taiyuan030024，China）2（SchoolofMachine-ElectricityandAutomobileEngineering，BeijingUniversityofCivilEngineeringArchitecture，Beijing100044，China）【摘要

3、】以与某汽车齿轮齿条式转向器配用的转向传动机构为实例，在传统的转向系设计中引入Proe软件建立断开式式转向梯形机构的三维运动实体分析模型，并利用MATLAB中的最小二乘法进行转向梯形的优化设计。通过对比了优化前后的特性曲线，表明优化之后的转向梯形使车轮在转向时左右车轮转角更加符合理论转角关系，从而降低了轮胎磨损，提高的行车平顺性和安全性并更好的保证汽车转弯时车轮作无滑动的纯滚动运动。关键词：转向梯形机构；MATLAB；最小二乘法；优化设计【Abstract】Usinga

4、motorvehiclerackandpinionsteeringgearwiththesteeringlinkageasanexam－ple，bringingthesoftwareProeintothetraditionaldesignofthesteeringsystem,whichtobuildathree-di－mensionalmotionanalysismodelofentitiesofthedisconnectedsteeringtrapezoidbody.Andduringit，

5、usingtheleast-squaresmethodoftheMATLABtooptimizesthedesignofsteeringtrapezoid.Bycomparingopti－mizationcharacteristiccurve，it’sshowedthat，afteroptimization,thewheelsturnthecorneratabouttherelationshipmoreinlinewiththeoreticalangle，whichreducestire

6、wearandimprovethedrivingcomfortandsafetyaswellasabetterguaranteecarturnsthewheelstomakenon-slippurerollingmotion.Keywords：Steeringtrapezoidbody；MATLAB；Least-squaresmethod；Optimumdesign中图分类号：TH12文献标识码：A1引言角准

7、=2.5°（图中未示出），考虑此角后的计算轴距T=L+rtan准=2352.35mm，根据最小转弯半径的要求，最大外轮转角α=29.2°转向梯形机构设计的主要目的之一就是保证汽车转弯行驶的内、外转向轮转角之间存在一定的比例关系．保证全部车轮绕K一个瞬时转向中心行驶，使在不同圆周上运动的车轮，都作无滑Oy1O动的纯滚动运动．从而减少轮胎与地面之间的滑动摩擦，延长轮hDCEΦ胎使用寿命，提高行车安全性.转向梯形机构对汽车转向性能、操xL作舒适性、轮胎寿命等方面都具有影响。为了实现上述作用，车轮AMB的转向运动

8、应该符合阿克曼几何学。以某汽车齿轮齿条式转向器配用的转向传动机构为实例，图1转向梯形机构对含有驱动滑块的常用断开式转向梯形机构各部件进行综合考虑，建立了该转向机构的运动学方程，以跟踪阿克曼转角为优化目标，以车辆总布置要求、动力传递效率等因素作为约束，借助于Matlab的优化工具箱对该转向梯形进行优化.2转向系统的结构模型所选用的某汽车转向系统采用齿轮齿条式转向器与麦弗逊独立悬架相匹配的断开式转向梯形机构，其结构原理，如图1所示