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转向梯形优化设计中的关键问题研究
| 论文题名： | 转向梯形优化设计中的关键问题研究 |
| 关键词： | 转向梯形;轮胎磨损;优化设计;汽车传动机构 |
| 摘要： | 转向梯形是汽车转向传动机构中的重要组成部分,理想的梯形应能够保证转向汽车的所有车轮均绕着同一瞬时转向中心进行纯滚动运动,但实际转向梯形不能保证所有车轮实现纯滚动,从而对转向轮的偏转动作造成运动干涉,形成车轮侧偏角,加速轮胎的侧偏磨损,与此同时,又影响着力和运动的传递,影响汽车的转向性能,故转向梯形的几何参数是梯形优化的重点。 本文以典型的整体式转向梯形和弹性轮胎为基础,结合汽车的转向运动特性以及轮胎力学理论,建立转向梯形和弹性轮胎组成的平面数学模型,并结合前轮转角的实际使用工况,提出一种基于轮胎磨损的目标函数,使用MAT LA B中的优化工具箱进行优化分析,以期得到更佳的梯形几何参数。总体来讲,本文主要做了如下三个方面的研究。 首先,应用平面投影方法分析某实车的整体式转向梯形机构,建立转向梯形、弹性轮胎的运动学和动力学模型,依据建立的梯形模型阐明汽车在转向过程中的理想运动特性和实际运动学特性,以及转向过程中的实际转角与理论转角;之后依据转向梯形和弹性轮胎组成的系统,采用数值解方法分析梯形运动干涉造成的轮胎侧偏角;随后在轮胎刷子模型的基础上,总结前人在轮胎磨损方面的研究成果,找到胎面磨损与轮胎侧偏角间的关系,而后建立梯形干涉与轮胎磨损间的关系,构建反映梯形参数磨损的偏差函数。 其次,对反映汽车实际转向工况的权函数进行探讨,从理论推导和数据分析两个方面对权函数展开剖析:其中重点从理论基础上分析权函数的意义,总结分析他人在方向盘转角使用方面的试验统计数据,研究方向盘转角的使用分布特性和规律;之后在理论推导和统计数据的基础上,研究前轮转角的使用分布规律,随后提出一种新形式的权函数。 最后,将反映轮胎磨损的偏差函数和找到的权函数构建成一种基于轮胎磨损的优化目标函数,以某实车为例,运用 MAT LAB优化工具箱中的最小二乘法进行优化,对比优化前后的胎面磨损量和转角误差曲线,发现本课题的优化方法可有效地减轻梯形干涉运动造成的轮胎磨损,从而改善了汽车的转向性能。 |
| 作者： | 高保恒 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 苗立东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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