几种典型的汽车转向机构运动学研究

分类号：密级：论文编号：学号：30708020407重庆理工大学硕士学位论文几种典型的汽车转向机构运动学研究研究生:王金龙指导教师：廖林清教授学科专业：车辆工程研究方向：现代汽车设计理论与方法培养单位：重庆汽车学院论文完成时间：2010年4月1日论文答辩日期：2010年5月24日重庆理工大学硕士学位论文IICategoryNumber：LevelofSecrecy：SerialNumber：StudentNumber：30708020407Master'sDissertationofChongqingUniversityofTechnologyKinematicResearchOnSeveralTypicalSteeringMechanismsPostgraduate:WangJinlongSupervisor：Prof.LiaoLinqingSpecialty:VehicleEngineeringResearchDirection:TheTheoryandMethodologyofModernizedAutomobileDesignTrainingUnit:ChongqingAutomobileCollegeThesisDeadline:April10,2010OralDefenseDate:May24,2010几种典型的汽车转向机构运动学研究III重庆理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除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集体和个人，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律后果。作者签名：日期：年月日学位论文使用授权声明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。本人授权重庆工学院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（请在以下相应方框内打“√”）：1.保密□，在年解密后适用本授权书。2.不保密□。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日重庆理工大学硕士学位论文IV摘要汽车转向系统的转向特性对汽车的操纵稳定性，行驶安全性起着重要作用。转向机构设计直接决定汽车的转向特性，它对汽车驾驶舒适性、轮胎寿命等方面有着重要影响，因此，转向机构的研究是十分必要且极具价值的。本文选择了按照转向杆系布置划分的三种典型的汽车转向机构，分别是：整体式、齿轮齿条拉杆式、对称杆式转向机构。对三种典型转向机构分别建立了平面数学模型，并在此基础上推导了三类转向机构的左、右转向轮转角关系式。应用汇编语言C++Builder编写程序，分别绘制了三种转向机构的左、右转向轮转角关系曲线。发现了汽车转向机构的左、右转向轮转角关系具有对称性。左、右转向轮转角关系曲线关于直线对称，并应用数学方法分别证明了三种转向机构的左、右转向轮转角关系式关于的对称性。对转向机构进行误差分析，推导了右转向轮转角误差、转向中心误差Ⅰ、转向中心误差Ⅱ、转向前束误差四类误差的计算公式，在C++Builder程序中分别绘制了三种转向机构的四类误差曲线，并分析改变机构参数对误差曲线的影响。同时，应用正交设计方法分别分析了三种转向机构中机构参数对转向机构误差影响程度，得到影响转向机构误差最明显的机构参数。定义了汽车的实际转向角和实际转弯半径，并结合转向前束角，推导了实际转向角和实际转弯半径在有预加前束、无预加前束两种情况下的计算公式。依据阿克曼转向原理，对整体式转向机构分别以右转向轮转角误差、转向中心误差Ⅰ、转向中心误差Ⅱ、转向前束误差建立了四种优化设计目标函数，进行优化设计。对优化结果进行分析，并比较在四种优化设计目标函数下的优化效果。关键词：转向机构，转向误差，正交设计，实际转向角，实际转弯半径几种典型的汽车转向机构运动学研究VAbstractThesteeringcharacteristicsofautomobilesteeringsystemhavesignificantinfluenceonthesteeringstabilityanddrivingsafety.Thesteeringcharacteristicsofautomobile,whichisthekeyfactoraffectingthedrivingcomfortandtheworkinglifeoftire,aredetermineddirectlybythedesignofsteeringmechanism,therefore,theresearchofsteeringmechanismisofnecessaryandvaluable.Threetypicalsteeringmechanisms,includingintegraltype,rackandpinionpull-rodtypeandsymmetricrodtype,whichclassifiedaccordingtothelayoutofsteeringlinkagearechoseninthispaper.Threeplanemathematicalmodelsofthethreesteeringmechanismsareestablishedrespectively,basedonwhichthecorrelateequationsoftheleftandrightsteeringwheels’steeringangleofthethreesteeringmechanismsarededuced.Therelationcurvesoftheleftandrightsteeringwheels’steeringangleareplotrespectivelybyprogramminginassemblerlanguageC++Builder.Theresultthattheleftandrightsteeringwheels’steeringangleofthethreesteeringmechanismsissymmetricalwithrespecttothelineisdiscovered,whichisprovedbymathematicaltechniquerespectively.Thedeviationofsteeringmechanismsisanalyzed.Thecalculationformulaoffourkindsofdeviationincludingdeviationofrightsteeringwheel’sangle,deviationofsteeringcenterⅠ,deviationofsteeringcenterⅡanddeviationofsteeringtoe-inarededuced,andfourkindsofdeviationcurvesofthethreesteeringmechanismsareplotintheprogramofC++Builder.Theimpactthatmechanismparametersofthethreesteeringmechanismshaveonthedeviationisanalyzedbythemethodoforthogonaldesign,therefore,themechanismparametersthathavethegreatesteffectonthesteeringmechanismareobtained.Theactualsteeringangleandactualturningradiusaredefined.Combinedwiththesteeringtoe-inangle,thecalculationformulaofactualsteeringangleandactualturningradiusarededucedundertheoccasionthatthereispre-toe-inornot.AccordingtotheAckermannsteeringprinciple,fourkindsofoptimizationobjectivefunctionsoftheintegralsteeringmechanismareestablishedbasedontheangulardeviationofoutsidesteeringtire,steeringcenterdeviationⅠ、Ⅱ,steeringtoe-indeviation.Theresultofoptimizationisanalyzedandtheoptimizedeffectsunderthefourkindsofobjectivefunctionsarecompared.重庆理工大学硕士学位论文VIKeywords:Steeringmechanism;Steeringdeviation;Orthogonaldesign;Actualsteeringangle;Actualturningradius几种典型的汽车转向机构运动学研究VII目录摘要....................................................................................................................................................IAbstract.............................................................................................................................................V第一章绪论......................................................................................................................................11.1课题的提出及意义..............................................................................................................11.2国内外研究现状..................................................................................................................11.3本文编程工具介绍..............................................................................................................41.4本文主要研究内容..............................................................................................................4第二章汽车转向机构数学模型的研究...........................................................................62.1汽车转向机构的分类........................................................