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重载汽车双轴转向系统的设计与优化

作　者: 闫彧
导　师: 周春国
学　校: 西安理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 双轴中心臂六杆转向机构纵向四杆机构优化仿真
分类号: U463.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着我国交通事业的发展,重载汽车应用越来越普遍,重载汽车转向系统日益成为人们研究的重点。重载汽车的双轴转向机构一般分为:转向梯形机构和转向摇臂机构。由梯形机构实现同一根轴上车轮的转角匹配,转向摇臂机构实现车辆同一侧车轮的转角匹配。两部分共同作用,来满足车辆转向时所有车轮的轴心线都交于一点的要求。针对梯形机构大转角处容易出现死点的不足,提出了一种新型转向机构:中心臂六杆转向机构,实现重载汽车的转向大转角要求。依据双轴转向的摇臂型改进理论,配套设计了一组纵向四杆机构。与传统摇臂机构相比,简化了纵向传递机构型式。本文采用解析法来设计,结合优化理论,确定10个参数的优化目标函数,应用MATLAB优化工具箱函数编程并进行优化计算,得出双轴转向机构的优化结果。最后,本文还探讨了多刚体系统理论在双轴转向系统运动学仿真中应用问题,使用多刚体仿真软件ADAMS建立双轴转向机构的空间模型并进行运动学仿真分析检验,同时运用其中的设计研究和优化分析功能分析各参数对系统运动学性能的影响,得出该转向机构的误差曲线。本研究主要结论:(1)中心臂的结构尺寸对内外轮转角范围有决定性的影响,要实现大转角范围要求,中心臂三角形应变成瘦长型,反之,亦然。(2)当确定内轮转角时,实现较小外轮转角要求中心臂三角形应变成瘦长型,反之,亦然。(3)纵向四杆机构的尺寸应根据实际情况改变两连架杆的长度来选取。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
前言  7-9
1 绪论  9-15
  1.1 双轴转向系统研究的现状与意义  9-12
  1.2 仿真模拟方法的国内外研究现状  12-13
  1.3 本文的主要工作及创新  13-14
  1.4 小结  14-15
2 双轴转向系统数学模型的建立  15-32
  2.1 双轴转向机构型式的发展现状  15-17
    2.1.1 同轴转向机构的常用型式  15-16
    2.1.2 纵向摇臂机构的常用型式  16-17
  2.2 新式中心臂转向机构简介与设计方法  17-21
    2.2.1 新式中心臂转向机构简介  17-18
    2.2.2 设计方法选择  18-21
  2.3 第一轴中心臂转向机构数学模型的建立  21-23
    2.3.1 坐标系选取  21
    2.3.2 建立—轴六杆转向机构数学模型  21-23
  2.4 二轴转向机构数学模型的建立  23-25
    2.4.1 坐标系选取  23-24
    2.4.2 建立二轴六杆转向机构数学模型  24-25
  2.5 纵向四杆机构数学模型的建立  25-28
    2.5.1 坐标系选取  27
    2.5.2 建立纵向四杆机构数学模型  27-28
  2.6 转向机构总体模型的建立  28-30
  2.7 双轴转向机构模型参数化  30-31
  2.8 小结  31-32
3 双轴转向机构模型的优化求解  32-42
  3.1 机构优化设计理论  32-33
  3.2 双轴转向机构的优化分析  33-36
    3.2.1 确定设计变量  33
    3.2.2 确定目标函数  33-34
    3.2.3 确定约束条件  34-35
    3.2.4 优化模型已知参数确定  35-36
  3.3 基于MATLAB的总体模型求解  36-41
    3.3.1 MATLAB简介  36-38
    3.3.2 MATLAB优化工具箱简介  38-39
    3.3.3 应用MATLAB优化函数求解整体数学模型  39-41
  3.4 小结  41-42
4 基于ADAMS的双轴转向机构的建模仿真  42-63
  4.1 多刚体系统理论介绍  42-45
    4.1.1 欧拉参数简介  42-44
    4.1.2 系统的白由度分析  44-45
    4.1.3 多刚体系统运动学的分析方法  45
  4.2 ADAMS简介  45-50
  4.3 ADAMS参数化建模仿真的特点  50-51
  4.4 双轴转向机构的ADAMS参数化仿真分析  51-58
    4.4.1 ADAMS参数化仿真分析的步骤  51-53
    4.4.2 第一轴中心臂转向机构模型的建立  53-54
    4.4.3 第二轴中心臂转向机构模型的建立  54-56
    4.4.4 纵向四杆机构模型的建立  56-57
    4.4.5 双轴转向机构整体模型的建立  57-58
  4.5 基于双轴转向机构ADAMS模型的仿真分析  58-62
  4.6 小结  62-63
5 总结与展望  63-65
  5.1 本文的主要研究工作和结论  63
  5.2 前景展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-68
附录  68

重载汽车双轴转向系统的设计与优化

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