基于空间机构学的赛车转向梯形机构优化设计-论文.pdf

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1、第52卷第8期农业装备与车辆工程2014年8月VoI_52No．8Au~st2014AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGdoi：10．3969~．issn．1673—3142．2014．08．007基于空间机构学的赛车转向梯形机构优化设计杨永旺(230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院)[摘要]为了提高赛车的转向性能，应用空间机构学理论建立赛车转向梯形机构的优化数学模型，通过MATLAB软件编程．采用复合形法对转向梯形机构进行了优化设计。优化结果表明，基于空间转向梯形模型优化后的赛车内外轮实际转角与理论转角关系曲线吻合程度高于基于平面转

2、向梯形模型的优化结果．从而提高了设计精度．改善了赛车的弯道行驶性能，为赛车转向系统设计提供指导。[关键词]空间机构学；赛车；转向梯形；优化设计[中图分类号]U469．6+96；U463．4[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2014)08—0027—04OptimizationDesignofSteeringTrapezoidalMechanicsofRacingCarBasedonSpatialMechanismYangYongwang(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，H

3、efeiCity，AnhuiProvince230009，China)[Abstract]Inordertoimprovethesteeringperformanceofracingcar，theoptimizationmathematicalmodelofsteeringtrapezoidalmechanicsofracingcarwasestablishedbyapplyingthetheoryofspatialmechanism．Complexmethodwasappliedtotheoptimizationdesignofsteeringtrapezoidalmechanicsbypr

4、ogramminginMATLAB．TheresultsshowthattheoptimizedpracticalwheelsteeringanglecurvebetweeninsideandoutsidebasedOnspatialmodelofsteeringtrapeziumcoincidesbetterwiththetheoreticalsteeringanglecurvethantheonebasedonplanemode1．Theproposedmethodenhancesthedesignaccuracy，andthedrivingqualityoftheracingcarrac

5、ecurvecanbeimproved．Asaresult，thepresentedmethodisvaluableforthesteeringsystemdesignofracingcar．[Keywords]spatialmechanism；racingcar；steeringtrapezium；optimizationdesign0引言1．1左右梯形臂绕主销转角的关系赛车转向梯形机构如图1，以整车坐标原点FSAE赛车由于参加高速避障、8字绕环等比为原点建立整体坐标系．XOZ处于赛车左右对称赛项目的需要，赛车的转向性能直接关乎车手的水的平面内，其中轴指向赛车前进方向，z轴垂直平发挥进而影响

6、比赛成绩。因此，赛车转向的精确于纸面向外，y轴垂直于XOZ平面向左。、z6两性显得尤为重要。合理的转向梯形机构是赛车实现轴分别代表主销轴线，c、D两点为梯形两断开点，精确转向的首要保证．以往学者所做的优化【捌大多JCDJ。、E两点分别为左右转向节臂球铰，横拉将空间梯形机构简化为平面问题，虽然使计算量杆长度记为m，过B点作zl轴线的垂线，垂足为大大简化，但不够精确，难以满足赛车精确转向的4。同理可作EF上z6，则AB和FE代表两梯形臂，要求。文献f3采用了空间机构学的方法对断开点长度记为r。在z】轴上任找两点M=[XMYM]，等梯形参数进行了优化．但是数学推导理论性强，Ⅳ=。Y。]，可由Z=(Ⅳ

7、一／1lMN1I计算z。建模过程较为复杂。本文应用空间机构学理论，考轴方向余弦=y，】同理可求得轴方虑车轮外倾和主销后倾影响。建立了赛车内外轮转角关系．采用最优化设计方法通过MATLAB编程求解，进行了优化设计。该数学建模方法简单、实用性强，方便转向梯形的快速优化设计。1赛车转向梯形的数学关系图1转向梯形的数学模型收稿日期：2014—05—26修回日期：2014—06—16Fig．1Mathema