基于MATLAB的车辆转向传动机构设计.pdf

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1、·机械研究与应用·２０１５年第２期（第２８卷，总第１３６期）设计与制造基于ＭＡＴＬＡＢ的车辆转向传动机构设计石坤，刘西侠，袁磊（装甲兵工程学院机械工程系，北京１０００７２）摘要：基于三轴车辆全轮转向系统方案，设计相应的转向传动机构，建立了该机构的数学模型，并通过ＭＡＴＬＡＢ软件中的非线性优化命令进行设计计算。计算结果表明，由该机构所决定的转向曲线与理论阿克曼曲线能较好吻合。且车轮理论与实际转角误差较小，有较高运动精度。同时，该机构能够很好地与转向液压系统配合，进而实现对车轮转角的实时精确控制。关

2、键词：Ｍａｔｌａｂ；转向传动机构；非线性优化中图分类号：Ｕ４６２．１文献标志码：Ａ文章编号：１００７－４４１４（２０１５）０２－０１２５－０３ＤｅｓｉｇｎｆｏｒＶｅｈｉｃｌｅＳｔｅｅｒｉｎｇＬｉｎｋａｇｅＭｅｃｈａｎｉｓｍＢａｓｅｄＯｎＭＡＴＬＡＢＳＨＩＫｕｎ，ＬＩＵＸｉ－ｘｉａ，ＹＵＡＮＬｅｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｒｍｏｒｅｄＦｏｒｃｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏ

3、ｎｔｈｅｐｌａｎｏｆａｌｌ－ｗｈｅｅｌｓｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｒｅｅ－ａｘｌｅｖｅｈｉｃｌｅｓ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｔｅｅｒｉｎｇｌｉｎｋａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｄｅｓｉｇｎａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｒｅａｌｓｏｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｍｍａｎｄｉｎＭＡＴＬＡＢ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ

4、ｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ′ｓｓｔｅｅｒｉｎｇｃｕｒｖｅｃａｎｗｅｌｌｆｉｔｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＡｃｋｅｒｍａｎｎｃｕｒｖｅ，ａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｗｈｅｅｌｓ′ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅｓｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌ，ｔｈｕｓｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇａｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｃａｎｗｅｌｌｃｏｏｐｅｒａｔｅｗｉｔｈｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｔｅｅｒｉｎｇｓ

5、ｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｕｓｃａｎｈｅｌｐｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅａｃｃｕｒａｃｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｗｈｅｅｌｓ′ｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｔｌａｂ；ｓｔｅｅｒｉｎｇｌｉｎｋａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ０引言该机构所决定的转向曲线与理论阿克曼曲线能较好多轴车辆在转向时，存在低速转向半径过大和高吻合。同时，该机构能够很好地与转向液压系统配速转向稳定性欠佳等问题。轮式车辆转向半径过大，合，进而实现对车轮转角的实时精确控制。使

6、其在狭窄的道路中通过性降低，转向灵活性受到限制；且高速时车辆稳定性不好，易导致车辆部分轮胎［１］侧滑严重。因此，设计开发出新的转向系统来取［１］代当前的双前桥转向系统，具有重要意义。全轮转向系统单轴方案如图１所示。系统工作时，比例阀接受由ＥＣＵ控制单元发出的电信号指令，连续地控制比例阀输出的压力、流量等参数，驱动液图１全轮转向系统单轴示意图压缸活塞杆运动来克服车轮转向所引起的转向阻力，使车轮转动由ＥＣＵ控制器计算出的转角，实现全轮１转向传动机构运动分析转向。为了使车轮能够转动预期转角，须对转向传动

7、［２］转向传动机构示意图如图２所示。该曲柄滑机构进行合理设计，使机构能够配合液压缸的运动，块式转向传动机构具有结构简单、紧凑、转向灵活等进而实现对车轮转角的控制。曲柄滑块式转向传动特点，且转向半径小，符合全轮转向系统对转向传动机构能够很好的跟液压转向装置配合，该机构性能较机构的要求。设液压缸轴线到车轮轴线的安装距离好，结构紧凑，且零部件相对较少，这使得该机构具有为ｅ，梯形臂长（Ｏ１Ｃ、Ｏ２Ｐ）为ｒ，拉杆长（ＰＱ、ＣＤ）为很强的实用性。ｋ，转向梯形底角为θ，左右车轮转向主销与梯形布置本文基于三轴车辆

8、全轮转向系统方案，设计了相平面交点间的距离为ｍ。当液压缸活塞杆向右移动应的转向传动机构，并立了该机构的数学模型，并通时，外侧出轮转角为α，内侧车轮转角为β，设液压缸过ＭＡＴＬＡＢ软件进行设计计算。计算结果表明，由活塞位移为ｙ。收稿日期：２０１５－０１－２９基金项目：国家自然科学基金（编号：５１３０５４５７）作者简介：石坤（１９９０－），男，贵州铜仁人，硕士研究生，研究方向：军用车辆总体技术。·１２５·设计与制造２０１５年第２期（第２８卷，总第１３６期）·机械研究与应用·设外侧转角