重型汽车双前桥转向系统的建模及优化(3)

后桥 多桥 转向

向桥，但转向桥的价格远远低于驱动桥，使得整车价格比６Ｘ４车型低很多。近几年以来双前桥载重汽车表现得异常突出，非常火爆，几乎一直是供不应求，我国其他的一些商用车公司也纷纷向市场投放双前桥重型汽车。

随着双前桥载重汽车在市场上的比例不断扩大，对双前桥转向系统方面的研究工作也越来越引起国内相关设计开发人员的关注，同时各个大专院校和整车的生产厂针对双前桥转向系统提出了很多优化设计方法和相应的理论。湖南大学唐应时副教授及学生，同时运用Ａｄａｍｓ、ＭＡＴＬＡＢ、及Ｃ＋＋建立双前桥系统的数学模型，并对系统进行了优化。吉林大学郭孔辉教授运用空间坐标转换公式，编写转角关系程序对求解了整车转弯过程中回转直径及回转中心相对于后轴的前置距。合肥工业大学张代胜教授及学生运用虚拟样机技术对双前桥转向系统关心的三大问题——运动学、动力学及干涉进行了分析，对转向的刚度和强度进行了分析。

但是，早期的研究大多将前桥转向系统拆分成几个小系统来考虑，把摇臂机构作为优化设计的重点，或者把前桥的转向梯形简化为平面结构，这些方法虽然可以使计算方法大大简化，但也使计算精度受到了较大的影响，导致计算结果与实际偏差较大。并且许多研究采用了数学模型进行分析，数学模型复杂且出现的错误不易发现，另外，在优化过程中都是基于同一个转向轮定位参数的假设。在这种假设条件下，忽略了转向轮定位参数改变对整个转向系统的影响，仅仅考虑传动杆的优化不符合双前桥转向系统的现状。

１．３本课题主要研究内容

１．３．１研究目标

本课题研究拟达到以下几个目标：

１）分析各种转向机构的优缺点，针对一种特定的双前桥转向系统的模型

（如图１．３），对其进行分析。

２）在原有的技术参数的基础上，分析双前桥转向系统各个传动机构的功能

及技术参数特点，分析其各种不同结构的利弊，在原有结构前提下，确定一套异常磨损最小的转向系统。

３）运用分析软件对双前桥转向系统的技术参数进行优化，得到最优的双前

后桥 多桥 转向

桥转向系统相关参数。

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图Ｉ－３原车底盘模型

１．３．２关键问题

双前桥转向系统的设计与优化主要要解决以下几个关键的技术问题，该问题也是本论文论证重点章节：

１）

２）

３）

４）双前桥转向系统模型的建立；确立双前桥转向系统优化目标；双前桥各个转向连接件的优化区间的确定：对各个传递组件的结构参数进行优化，得到优化后的技术参数。

１．３．３研究内容

对于本次论文所研究的转向系统，首先建立空间三维的模型。通过空间模型约束的设置来准确的描述转向梯形以及转向拉杆传递机构的各个铰接点的实际运动方式，进而可以较准确的描述每一个车轮的转角，并通过优化，可以使车轮转角关系更加接近理想转角关系，使车轮的横向滑移尽可能的小，以减少轮胎的磨损。在上述理论计算的基础上我们还利用ＣＡＥ软件进行运动学分析，使计算结果与实际试验结果吻合，完全可以满足使用要求。总而言之主要包括以下几个方面内容。

１）双前桥转向系统的结构影响分析双前桥转向系统和单前桥转向系统虽然许多相似，但也有一些结构上的区

后桥 多桥 转向

别，如转向横直拉杆有二副。双前桥转向系统不同的结构布置尤其是转向摇臂选择方式不同会引起不同的转向轮磨损规律。本文将分析不同结构对轮胎磨损的影响。

２）双前桥转向系统传动路线的布置分析

由于双前桥转向系统的动力传递路线较长，双前桥转向系统力矩的传递路线比较灵活，不同的传递方式可能产生不同的转向结果。为解决实际问题，已知一套原始转向传动路线，如何优化出一套结构简单、工作可靠的转向系统传动方案，是本课题研究的重点。

３）分析双前桥转向系统的杆系参数对磨损的影响

双前桥转向系统的转向轮磨损与传递路线的布置方案有关以外，还与转向系统的前轮定位参数及转向梯形结构有关，根据道路的使用情况，需要确定一个合理的前轮定位参数及转向梯形参数，从而保证转向结构尽量满足设计目标。

４）对双前桥转向系统的参数及结构进行建模优化

分析了各个不同的转向结构对磨损的影响，最终需要确定一套最优的转向系统，双前桥转向系统设计的好坏，主要考虑该系统在转向的时候能否减少车轮的侧滑，而要保证车轮不发生侧滑，就必须使车轮在运动过程中处于纯滚动状态。尽量保证转向轮的实际转向半径与理论转向半径相同，即各个转向轮的实际转向角度尽量满足阿克曼转角，这个条件是对双前桥转向系统的参数结构优化的最终目的。

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武汉理Ｉ大学碗±学位论文

第２章双前桥转向系统理论基础

２．１转向系统的总体结构

当汽车需要改变行驶方向时，必须使转向轮绕主销轴线偏转一定角度，直到新的行驶方向符合驾驶员的要求时，再将转向轮恢复到直线行驶位置。这种由驾驶员操纵，转向轮偏转和回位的一整套机构，称为汽车转向系。

双前桥转向系统总体逻辑结构可以按不同的功能进行划分：

１）承载功能：第一、二前轴一转向节一主销一止推轴承一轮毂内外轴承一

轮毂一车轮：

２）转向功能：动力转向器—转向垂臂一转向直拉杆一前过渡摇臂一第一桥

转向直拉杆一转向节臂一转向节一主销一止推轴承一第一桥梯形臂一第一桥转向横拉杆球头一第一桥转向横拉杆；

第二桥转向助力缸一后过渡摇臂第二桥转向直拉杆一转向节臂一转向节一销一止推轴承一第二桥梯形臂一第二桥转向横拉杆球头一第二桥转向横拉杆；

ｌ方向盘２转向轴３转向机

４转向拉杆５前桥总成６转向管路

７转向泵８转向油罐９车轮图２－１动力转向机构示意图

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３）传递力及力矩功能：方向盘一转向柱管一万向节—动力转向器一转向摇

臂—直拉杆一前过渡摇臂一第一桥转向直拉杆一第一桥转向节臂一第一桥梯形臂一第一桥转向横拉杆；

前过渡摇臂—摇臂拉杆总成一后过渡摇臂一第二桥转向直拉杆一第二桥转向节臂一第二桥梯形臂一第二桥转向横拉杆：

４）助力功能：动力转向器一转向动力缸一二桥助力缸。

总体按转向能源的不同，转向系统可分为机械转向系统和动力转向系统两大类。本课题研究车型是一款液压助力转向系统。动力转向系统兼用驾驶员体力和发动机的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设一套转向助力装置而形成的。

属于转向加力装置的部件是：转向油泵、转向油管、转向油罐、转向控制阀及转向动力缸等。

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图２—２转向助力管路

当驾驶员转动转向盘时，转向摇臂摆动，通过转向直拉杆、横拉杆、转向节臂，使转向轮偏转．从而改变汽车的行驶方向。与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。这样，为了克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩，驾驶员需要加于转向盘上的转向力矩，比 …… 此处隐藏：2363字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……