轻型货车整体式转向梯形的优化设计.pdf

《轻型货车整体式转向梯形的优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、公路与汽运总第162期Highways＆AutomotiveApplications29轻型货车整体式转向梯形的优化设计刘宝杰(湖南信息职业技术学院，湖南长沙410020)摘要：汽车技术的进步提高了汽车爱好者对汽车平顺性和舒适性的期待，这就对转向系特别是转向梯形的设计提出了更高的要求。文中采用计算机C语言，用解析法求出数学模型，时轻型货车整体式转向梯形进行优化设计，结果证明该方法不仅可提高运算速度及精度，而且可增大求全局最优解的可能性。关键词：汽车；轻型货车；整体式转向梯形；优化设计中图分类号：U46

2、9．14文献标志码：A文章编号：1671—2668(2014)03—0029—03科学技术的进步使市场对汽车性能的要求逐步表1欧铃牌ZB1042LDDS轻型货车的技术参数提高，而操纵稳定性是汽车性能的重要评价指标之参数名称参数值一。转向系性能的好坏对汽车的操纵稳定性、转向发动机型号SD4BW60-3U，4D26轻便性及驾驶员的工作强度和工作效率有重要影发动机排量／mL2545／2596响，与人们的生命财产息息相关。随着汽车工业技发动机功率／kW60／68术的发展，高速公路和高架公路的出现，同向并行车燃

3、油种类柴油辆的增多和行驶速度的提高及道路条件的变化，要外形尺寸(长×宽×高)／ram5995×2060×2195求更加精确灵活的转向系统。总质量／kg44401汽车转向系统概述货厢栏板内尺寸(长×宽×高)／mm4230×1900×400汽车转向系由动力转向机构、转向梯形等构成。整备质量／kg2510转向系使汽车行驶中能按驾驶员的操纵要求适时改额定载质量／kg1800变其行驶方向，同时在车轮受到路面传来的偶然冲前悬／后悬／mm1055／1740击、意外偏离行驶方向时能与行驶系配合共同保持轴荷／kg149

4、0／2950汽车稳定的直线行驶。轴数2转向系统角传动比越大，则克服一定的地面转接近角／离去角／(。)24／27向阻力矩所需的转向盘上的转向力矩越小，所以在最高车速(km·h)90转向盘直径一定时，汽车驾驶者作用在转向盘的力弹簧片数／个6／9+5也应越小。相反，如果角传动比过大，将导致转向操轴距／ram3200纵不够灵敏，得到一定的转向节偏转角所需的转向轮胎数／个6盘转角过大。因此，选取转向系统时应适当兼顾转轮胎规格7．00—16／6．50—16向省力和转向灵敏的要求。前轮距／后轮距／ram1470／1

5、4802转向梯形的数学模型及优化设计2．1基本假设2．2目标函数确定以欧铃牌ZB1042LDDS轻型货车为例对汽车2．2．1理论转向特性转向梯形进行优化设计，其技术参数见表1。如图1所示，要使车辆转向顺利，车轮在地面纯在一定条件下，作两点假设：1)忽略前轮定位滚动而不产生滑移，必须使所有车轮都绕同一瞬时参数的影响且转向梯形为平面梯形。2)车轮为刚转动中心滚动，即所谓的Ackerman理论转向特性，性车轮，轮胎弹性侧偏等影响不予考虑。转向的内外轮转角关系为30公路与汽运2014年5月ctg卢一ctgaF

6、“F===丁[sinc帅，+孚cosc)]式中：为前外轮转角；a为前内轮转角；M为前轴TsinE0+8+arctan(I2)]一F(2)主销中心距，此处M一1470mm；L为汽车轴距，此处L一3200mm。由于式(2)中0+口+arctan(T／T)的值超过90。，需采用三角函数关系进行转换，即则理想的外轮转角MTsin[7c-0-8-arctan(I2)]一F一arcctg(ctga+7--)(1)从而得：F．19实一arcsin(’)-0-(3)式中：：arctan(T1／T2)。转向车轮(一般是

7、前轮)纯滚动、无侧滑的转向要求为Ct酗一ctga=M／L，得：fl=COt-I(咖+)D2．3目标函数图1理想的内外车轮转向示意图事实上，任何梯形都不能保证实际的与理想的2．2．2实际转向特性在任何时候都相等，设计的目的是使其尽量接近，其轻型货车整体式转向梯形机构一般为空间梯形接近效果可用平均相对误差来检验。为此，求出各结构，为了简化计算，通常将其在水平面上投影，得个转角时的相对偏差：到平面转向梯形机构(如图2所示)，其长度由转向(4)梯形臂长m、内转角0和M确定。由内、外轮转向角之间的几何关系可导出

8、实际转向过程中外轮转角P：(5)p实与内轮转角a的关系。目标函数就是求式(5)的最小值。3转向梯形的优化设计3．1目标函数的约束条件)】所设计的转向梯形给出的a值应尽量接近理论上的期望值，其偏差在最常使用的中间位置附近小转角范围内应尽量小，以减小高速行驶时轮胎的磨图2转向梯形的坐标表达式损；而在不经常使用且车速较低的最大转角时可适由图2中三角函数关系可知lCDI—ICDI，当放宽要求。因此，引入加权因子W(a)，构成评价即lCDI一lCDI，可得：设计优