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基于近似模型技术的汽车转向梯形优化设计研究.pdf

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学校代号10532学号S11021066 分类号U463.4密级公开 硕士学位论文 基于近似模型技术的汽车转向梯形 优化设计研究 学位申请人姓名刘良 培养单位机械与运载工程学院 导师姓名及职称干年妃助理教授 学科专业机械工程 研究方向汽车底盘设计与仿真 论文提交日期2014年5月15日 学校代号：10532 学号：S11021066 密级：公开 湖南大学硕士学位论文 基于近似模型技术的汽车转向梯形 优化设计研究 学位申请人姓名：刘良 导师姓名及职称：干年妃助理教授 培养单位：机械与运载工程学院 专业名称：机械工程 论文提交日期：2014年05月15日 论文答辩日期：2014年05月24日 答辩委员会主席：龚金科教授 TheOptimizationDesignResearchofAckermanSteeringLinkage basedonApproximateModelTechnique by LIULiang B.E.(ChanganUniversity)2011 Athesissubmittedinpartialsatisfactionofthe Requirementsforthedegreeof MasterofEngineering in MechanicalEngineering inthe GraduateSchool of HunanUniversity Supervisor AssistantProfessorGANNianfei May,2014 硕士学位论文 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密□，在______年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 I 基于近似模型技术的汽车转向梯形优化设计研究 摘要 汽车在道路上行驶时，转向梯形机构对整车的操控性、稳定性以及轮胎的磨 损都有着较大的影响。当汽车悬架为独立悬架时，若转向梯形机构设计不合理， 汽车悬架系统的悬架导向机构与转向系统的转向杆系之间的运动发生相互干涉， 前轮摆振、汽车跑偏等不良现象就会出现在汽车行驶的过程中，破坏了整车的操 控性、稳定性，轮胎磨损变得更为剧烈。因此对转向梯形机构进行优化设计就显 得尤为重要。本文以某款越野车为研究对象，采用近似模型技术，对汽车的转向 梯形机构优化设计做了相关研究和探索。 首先运用ADAMS软件建立前悬架和转向模型，并进行平行轮跳和原地转向 仿真试验，得到前束角随车轮跳动的变化曲线和阿克曼误差随车轮转角的变化曲 线。然后利用ADAMS软件中的Insight模块分析转向梯形关键点对车轮跳动时前 束角变化和转向时阿克曼误差的影响，即灵敏度分析。 根据前面的灵敏度分析，采用最优拉丁超立方实验设计对转向梯形关键点进 行随机取样，将取样值赋予前悬架和转向虚拟样机模型，得出车轮前束角变化和 阿克曼误差的响应值。通过Matlab编写程序分别建立转向梯形关键点与车轮前束 角变化和转向阿克曼误差的近似模型，设置优化目标，进行多目标优化设计。最 后通过建立整车虚拟样机模型，根据国标《汽车操纵稳定性实验方法》，利用所 建立的整车虚拟样机模型，分析了转向梯形优化前后该车在稳态回转、转向回正、 蛇行实验等三项操纵稳定性实验中的性能表现，并对仿真实验结果进行计分评价。 对比转向梯形优化前后的操纵稳定性评价计分值，结果表明本文所采用的优化分 析方法十分有效，具有较高的可行性。 本文对汽车转向梯形机构进行多目标的优化设计，以转向梯形机构关键点作 为设计变量，以车轮跳动时前束角变化和转向时阿克曼误差为目标函数,建立转向 梯形机构的近似模型，采用多目标粒子群优化算法得到前束角变化和阿克曼误差 的pareto解集。通过本文的探索和研究，得到了