专用车底盘三桥转向机构参数的优化设计.pdf

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1、《装备制造技术}2014年第7期专用车底盘三桥转向机构参数的优化设计李永康(徐州工业职业技术学院，江苏徐州221140)摘要：利用汽车理论和连杆机构的有关知识，建立三桥转向汽车的运动模型，在此基础上，对转向梯形、转向摇臂的主要参数进行优化设计，并通过实例验证了该方法的正确性。关键词：三桥转向；连杆机构；优化设计中图分类号：U463．4文献标识码：B文章编号：1672—545X(2014)07—0175—02近年来，随着经济的不断发展，专用汽车和工程厶、为汽车第√桥到转向中心线的距离。车辆向大型化、重型化方向发展，为满足整车转向性为保证所有车轮都绕

2、同一瞬时转向中心作纯滚能要求——小转弯直径、低轮胎磨损，往往采用多桥动，则各桥上车轮转角关系必须同时满足式1、2或式转向，从而使转向机构变得更为复杂，这对转向系统1、3。式1的内外轮转角关系靠转向梯形机构保证；式的设计提出了更高的要求。2,3的同一侧车轮转角关系靠转向摇臂保证圆。本文主要针对某专用车底盘三桥转向系统的设计要求，利用汽车理论和连杆机构的有关知识，建立2三桥转向车辆转向机构参数优化设计三桥转向汽车的运动模型，对转向梯形、转向摇臂的主要参数进行优化设计。2．1转向梯形机构参数的优化设计(1)优化设计变量1多桥转向汽车的转向原理在整车总体

3、参数确定以后，主销中心距、轴距、主销内倾角、主销后倾角等即为常数，还需知1．1同一转向桥的内、外轮转角关系道梯形底角、梯形臂长／7"／,才能确定梯形机构。因而汽车在转向时，为了减少轮胎的磨损和行驶阻转向梯形机构选择梯形底角和梯形臂长m为设计力，要求所有车轮均做纯滚动而无滑动，或仅有极小变量，即X=l，x2]=，m】的滑移，只有所有车轮的轴线都相交于一点方能实(2)优化设计的目标函数现，此交点为转向中心，同一转向桥上的两个转向车将式l变形可以得到：IL=Ctg-(ctg／3+B／L)轮转角，即外侧车轮的偏转角和内侧车轮的偏转式中，角／3之间，应满足

4、下列方程式，即阿克曼公式【l】：Ot为桥外轮的理论转角；CtgOti—Ctg／3,=B／L(1)／3。为桥内轮输入角。式中，则优化设计要实现的目标函数用数学式表示为：为同桥两主销中心线延长线到地面交点之间／)=(1—Ol1)的距离；由于转向梯形结构本身的原因，目前常用的转向厶为第i桥到转向中心线的距离。梯形，不可能绝对保证在任何转角时都能满足理论转1．2不同转向桥的同一侧车轮的转角关系向特性的要求，因此，目标函数取实际梯形特性和理另外，不同转向桥的同一侧车轮的转角关系应论梯形特性的差值最小。在经常使用的中间位置附近满足：小转角范围内，希望偏差尽可

5、能小，以减小高速行驶厶ctg啦=Ctg(2)时轮胎的磨损；而在不经常使用且车速较慢的较大转厶Ctg／3,=CtgJ自}(3)角时，可适当放宽要求。因此，引入加权因子∞(晟)式中，f1．SAAA0l1~<12ol、为汽车第√桥外侧轮转角，i,j=l、2、⋯；~o(／31)={1AAA12。≤fI≤24。}屈为汽车第、，桥内侧轮转角，i,j=l、2、⋯；10．5AAA24。≤l1l≤J收稿日期：2014—04—18作者简介：李永康(1970一)，男，安徽巢湖人，讲师，工程师，本科，硕士，研究方向：汽车技术。175EquipmentManufactur

6、ingTechnologyNo．7，2014则最后的目标函数为同等重要，所以取A=A。)为目标函数。这样就把A(x)=oJ()(一)，式中X=t，=，m]多目标函数转化为单目标函数，方便求解。汽车车轮(3)优化设计的约束条件的最大偏转角为45o，在此范围内的转角使用的频率建立约束条件时应考虑：设计变量梯形臂长过是不同的。同样引入加权函数~o(／3。o考虑使用频率大，会使梯形尺寸变大，引起结构布置困难。而梯形后的目标函数形式为厂()=∞()()(卢()，底角或梯形臂长过小，会使横拉杆受轴向力过大，同=I，2，⋯，J。时在转向时横拉杆可能与前桥相碰，

7、引起运动干涉。(3)优化设计的约束条件而梯形底角越大，梯形越接近矩形^()就越大，本三桥转向车辆多桥转向摇臂布置空间受轮胎而优化设计是求A(x)的极小值，故可不必对的上跳动、运动干涉等影响而十分狭窄，正确地确定各设限加以限制。计变量的上下限是确定约束条件的关键。同样考虑考虑到现有的转向机构是在已经比较成熟的车到现有的转向摇臂也是在已经比较成熟的车型的基型的基础上通过计算和经验设计得到，具有很大的础上通过计算和经验设计得到，给定一个变量搜索可信度，所以优化的结果不会偏离优化的初值(现有范围：≤麓≤，i=1，2，⋯，厅。同时还要保证四连的设计值)太远

8、，给定一个变量搜索范围：≤≤杆机构的最小传动角血I>40。。1Hm；2血≤2≤2nm另外，由《机械原理》可知，为了保证机构传动良3设计实