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原文传递转向系统结构件拓扑优化

论文题名：	转向系统结构件拓扑优化
关键词：	汽车转向系统;消防车辆;四轮转向技术;结构件;优化设计
摘要：	四轮转向作为汽车底盘控制领域的革命性技术，能极大改善汽车的操纵稳定性和机动性。应用四轮转向技术能有效提升消防车辆在狭窄路况下的作业能力。　　目前针对四轮转向系统结构件的研究十分缺乏。本文运用尺寸优化和拓扑优化等手段，对四轮转向系统的结构件开展研究，主要创新研究成果如下：　　 (1)为保证转向功能的实现，结合四轮转向技术特点和控制策略，提出一体化优化方法。基于转向梯形尺寸优化可以为结构件拓扑优化定义空间，设计了从尺寸优化到拓扑优化的流程。将不同的优化方法紧密结合，保证了结构件优化的高效。　　 (2)提出了后轴转向梯形前置的设计方案，并进行了转向梯形尺寸优化。推导了在前后轮转角比例控制下，理想的后轴内外轮转角差值随车速和转角的变化方程。通过编程计算，得到了理想的后轴转向梯形尺寸，指出后轴转向梯形横拉杆臂要缩短，而梯形底角要增大。　　 (3)选取横拉杆臂作为拓扑优化的对象，分析了左、右转极限时横拉杆臂的受力情况。根据尺寸优化定义的拓扑优化空间，以最小加权应变能为优化目标建立了拓扑优化模型。优化结果反应了载荷的传递路线，显示了将连接部空心化的趋势。　　 (4)考虑到主销内倾角的存在，横拉杆臂绕主销轴线的转动会引起横拉杆变形，横拉杆臂锥孔上平面会受到Z轴向的载荷，改进了加载方案。优化结果显示材料分布有所改变，使用CAD软件重建模型，有限元分析结果显示去除了设计上的冗余，整体优化效果满意。　　针对四轮转向系统的功能实现，通过一体化的优化设计方法，对结构件进行了优化，得到了横拉杆臂的优化方案。为四轮转向系统的结构件的设计提供了指导和优化思路。
作者：	王科星
专业：	车辆工程
导师：	黄妙华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文