汽車前輪定位參數研究及優(yōu)化設計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文含開題報告+文獻綜述+外文翻譯】,汽車,前輪,定位,參數,研究,鉆研,優(yōu)化,設計,優(yōu)秀,優(yōu)良,畢業(yè),課程設計,論文,開題,報告,講演,呈文,文獻,綜述,外文,翻譯 I 摘 要 轉向輪定位參數主要有：主銷后傾角，主銷內傾角，前輪外傾角和前輪前束。這四 個參數的設定是否合適 ， 直接決定著汽車直線行駛時操縱穩(wěn)定性 、 轉向操縱輕便性和轉 向輪回正性能的好壞。 本文為提高該車的操縱穩(wěn)定性，利用動力學仿真軟件 件建立了簡 化的虛擬樣機模型 ， 進行雙向輪跳仿真實驗 ， 分析評價該車的前輪定位參數 。 最后利用 塊優(yōu)化其前輪定位參數，從而改善其因為定位參數不合理而導致 的輪胎磨損。 論文首先講述了汽車前輪定位參數的重要意義 ， 并按照標準評價了各參數的 合理與 否，接著列出了前束和外傾角的數學關系。 因整車分析建模工作量巨大 ， 合理的簡化轉向系統(tǒng)和懸架模型尤為重要 ， 前懸架單 側車輪跳動仿真能夠代表整車的操縱穩(wěn)定性。 關鍵詞 前輪定位參數 虛擬樣機 向車輪跳動仿真 he of of it a so To up a is a a is to of is to we to of of on It is to of of of on of he he 目 錄 摘 要 I I 第 1 章 緒論 1 課題背景 1 操縱穩(wěn)定性的概念 1 前輪定位參數 1 前輪外傾角與前輪前束值 1 主銷后傾角 2 主銷內傾 角 2 前輪定位參數的研究 2 本課題研究的主要內容 2 前輪定位參數與操縱執(zhí)行駕駛員指令的準確性的關系 2 前輪定位參數的影響因素 2 弗遜懸架模型的建立與仿真 ··························· 錯誤！未定義書簽。 本課題研究意義 2 第 2 章 前輪定位參數與汽車操縱穩(wěn)定性 4 主銷后傾角的影響 4 主銷內傾角的影響 4 前輪外傾角的影響 4 前輪前束值的影響 5 第 3 章 影響前輪定位參數的因素 6 架與前輪定位參數 6 懸架概述 6 種常見懸架與前輪定位 6 驅動類 型與前輪定位 7 轉向機構與前輪定位 7 轉向器的性能與前輪定位 7 第 4 章 汽車前輪定位角的設計要求 9 引言 9 前輪定位角的變化 9 輪外傾角 9 前輪前束 9 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 主銷后傾角 9 基于車輪最小側滑量的前輪定位參數優(yōu)化理論 10 于輪胎磨損的前輪前束與前輪外傾角的優(yōu)化理論 10 第 5 章 懸架模型的建立與仿真 11 模 11 前輪定位參數的運動學仿真 12 仿真結果 13 結果分析 15 輪定位參數的優(yōu)化 15 合結果 15 頁格式查看靈敏度 16 大因子選擇 17 化結果分析 17 第六章 結論 18 論文的主要工作 19 前輪定位參數的研究與展望 19 2. 1 外傾角與前束值 19 2. 2 主銷后傾角 19 致 謝 20 參考文獻 21 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 第 1 章 緒論 題背景 人們對汽車的追求不再滿足于單純的速度和性價比 ， 而開始關注更好的汽車的操縱 穩(wěn)定性和行駛時的安全性 。 合理的的前輪定位參數可以使車輛更平穩(wěn)的直線行駛和不費 力的轉向 ， 并降低車輛在行駛過程中各部分零件的磨損 。 轉向輪的定位參數的改進可以 直接滿足人們新的需求 想要準確細致的分析車輛的運動學參數 ， 就不得不綜合各部分機件的運動 ， 創(chuàng)建符 合實際的模型 。 將汽車各種子系統(tǒng)加以簡化 ， 抽取本質因素 ， 輔以計算機 ， 建立合適的 虛擬樣機，汽車動態(tài)特性的研究得以發(fā)展。 美國的 司的 件是目前應用最廣泛的機械系統(tǒng)動力學仿真分 析軟件，可以實現(xiàn)對前輪定位參數的優(yōu)化設計和操縱執(zhí)行駕駛員指令的準確性的研究。 縱穩(wěn)定性的概念 車輛駕駛的執(zhí)行駕駛員指令的準確性能 ， 即汽車能夠按照駕駛員在清醒狀態(tài)時給予 轉向車輪的指令行駛 ； 即使車輛受到外界不穩(wěn)定因素影響 ， 依然能不過分受干擾并穩(wěn)定 行駛的性能。 輪定位參數 汽車轉向輪的定位主要參數主要保證前輪在底盤上位置的精確確定 、 車輛行駛的執(zhí) 行駕駛員指令的準確性 、 執(zhí)行駕駛員指令的靈敏程度及轉向后的自動回正 ， 且前束和外 傾角應 符合列出的數學公式。 輪外傾角與前輪前束值 關于前輪定位參數的研究起源于原始的馬車 。 為了提升馬車的承載能力和減少車輪 橫向滑脫的趨勢 ， 外傾角取值較大 ， 這樣做能夠增大車廂底部面積 ， 使馬車行駛時不至 于將泥水飛濺到乘客身上。 19 世紀末 ， 在英國人鄧祿普發(fā)明了充氣輪胎以后 ， 因早期的車輪外傾角過大導致的 輪胎磨損嚴重 ， 使減小車輪外傾角提上了日程 。 為了消除因左右車輪制動力不平衡造成 的制動轉向，并減小輪胎側移量，將前輪外傾角減少了 3°左右。伴隨著前輪外傾，輪 胎與地面接觸出現(xiàn)了相對滑動 。 這不光使輪胎 磨損境況更嚴峻 ， 隨之附帶的地面摩擦力 更是使輪胎向一側扭轉 。 前輪前束應運而生 。 前輪前束可以在輪胎扭轉之前使輪胎預備， 進一步減少輪胎的磨損。前輪前束與前輪外傾角必須有呈下式中的比例： T ?? 2r 其中 ， T 為前輪前束值 ； d D 是前輪輪緣的直徑 ； l 為前輪接地印記長 度 ； 伽馬是前 1 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 2 輪的彎度； r 為輪胎的滾動半徑。 銷后傾角 德國查特林從優(yōu)先考慮前輪轉向后自動回正角度 ， 得出主銷后傾角最好為 15° ， 這 個角度的主銷后傾角 可以盡可能的保證前輪回正速度 。 此外 ， 較大的后傾角也帶來了比 較差的駕駛體驗，轉向輪甚至出現(xiàn)左右搖擺。終于到 1950 年，低壓輪胎的廣泛使用大 大改善了車輪的回正能力 ， 主銷后傾角的值普遍減小 。 研究發(fā)現(xiàn)前輪前束的改變可以減 少前輪擺振及異常磨損。 銷內傾角 為了保證車輛低速時轉向回正性 、 執(zhí)行駕駛員指令的靈敏程度及行駛執(zhí)行駕駛員指 令的準確性，車輛的主銷內傾角取值較大。 輪定位參數的研究 前文提到 ， 因為主銷內傾角會導致較大的擺振峰值 ， 所以現(xiàn)代汽車在設計時普遍趨 向于減小主銷內傾角，這 還會消除部分回正力矩，使轉向更輕便。 前輪外傾角減小。為保證車輛高速轉向時的車身的穩(wěn)定能力和延長輪胎使用壽命， 現(xiàn)代汽車設計時采用的前輪外傾角趨于負值，即前輪內傾。 主銷內傾角增大，增大了穩(wěn)定力矩，提高了轎車行駛的安全性，可以改善汽車在面 對突發(fā)狀況的適應能力。 前束通過上述公式計算得出 ， 負的前束和內傾才能與公式相符合 ， 減小車輪的側滑， 降低輪胎磨損。 課題研究的主要內容 本文利用 件建立麥弗遜懸架系統(tǒng)的模型，研究該懸架的前輪定位 參數，并優(yōu)化懸架的硬點坐標；研究包括以下的內 容： 輪定位參數與操縱穩(wěn)定性的關系 研究各前輪定位參數分別是如何影響車輛行駛時的抗干擾能力 、 轉向施加指令后的 靈敏度及前輪的自動回正。 輪定位參數的影響因素 研究前懸架子系統(tǒng)和轉向機構的上主銷內傾角的影響 ,主銷后傾角 、 前輪前束和車輪 外傾角和四輪之間的關系進行了分析。 課題研究意義 前輪定位的主要參數主要保證前輪在底盤上空間位置的精確確定 、 車輛行駛的執(zhí)行 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 3 駕駛員指令的準確性 、 執(zhí)行駕駛員指令的靈敏程度及轉向后的自 動回正 。 為防止輪胎磨 損，前輪前束和外傾角應按相應公式計算得出。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 4 第 2 章 前輪定位參數與汽車操縱穩(wěn)定性 前輪定位能夠確保車輛能夠按照駕駛員的指令直線行駛 ， 這就需要前輪和主銷能夠 具有確定的空間結構。主銷后傾角、主銷內傾角、前輪外傾角、前輪前束。這四個參數 設計是否合理將很大程度的決定了汽車能正確執(zhí)行駕駛員指令的能力和輪胎的磨損。 銷后傾角的影響 圖 2銷后傾角 銷內傾角的影響 圖 2示了主銷后傾 角 ,與路面的接觸點主銷軸和 前輪中心線與道路表面相交 ,如圖中的位置。車輛直線行 駛，車輪因外界因素影響轉動時，產生與偏轉方向相反 的離心力的反作用力，使轉向輪回正，保證了車輛能都 抵抗外界干擾而正確執(zhí)行駕駛員指令的能力。主銷后傾 角變化的影響 ： 1） 后傾角較大時 ， 轉向需要駕駛員施加 更大的操縱力后傾角較小時，不能保證操縱執(zhí)行駕駛員 指令的準確性 ， 甚至發(fā)生擺 振 ； 3） 車輪向后傾角較小的 一側跑偏。 主銷內傾角與主銷后傾角協(xié)同作用輔助車 輪回正。因為存在主銷內傾角，車輪繞主銷旋 轉時，地面對車輪產生向上的力。 內傾角使γ 和β路面交線距離 小，使轉向靈敏度變 高。當主銷內傾角變化時，有： 1）內傾角過 大，轉向所需駕駛員操縱力變大，輪胎磨損嚴 重 ;2)傾角太小 ,轉向力過大 ,行駛抗干擾能力變 差 異 (3) 車 輪 朝 著 測 試 的 較 小 方 向 運 行 。 圖 2銷內傾角 輪外傾角的影響 前輪外傾角可以避免因為前軸受力變形而使車輪內傾導致的輪胎磨損 。 外傾角也可 以在一定程度上使轉向更輕便 。 外傾角還降低了零件的負 荷 ， 保證了行駛安全性 。 外傾 角變化時有以下影響 ： 1） 外傾角過大 ， 車輪外側受 力較大 ， 磨損嚴重 ； 2） 外傾角過小， 車輪內側受力變大，磨損嚴重，轉向費力。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 5 輪前束值的影響 因為前輪外傾角的值不為零 ， 且轉向橫拉桿限制了輪胎外側滑動趨勢 ， 導致了輪胎 磨損嚴重，行駛阻力增加。如果： 1）前輪前束過大，加劇磨損輪胎，喪失執(zhí)行駕駛員 指令的準確性； 2）前輪前束過小，邊滾邊滑，同樣失去執(zhí)行駕駛員指令的準確性。前 輪前束變動 ， 將喪失一定程度的操縱執(zhí)行駕駛員指令的準確性 能 ； 反之 ， 使車輛轉向接 近于不足轉向，將提高車輛執(zhí)行駕駛員指令的準確性。 綜上所述 ， 前輪定位的四個參數設計是否合理 ， 將很大 程度上影響車輛直線行駛時 對駕駛員指令執(zhí)行準確程度的能力 、 轉向時駕駛員指令執(zhí)行的靈敏度 、 車輪快速回正的 能力、輪胎的正常磨損，合理設計四個參數將對整車的動力性、安全性等有重要意義。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 6 第 3 章 影響前輪定位參數的因素 想要研究及優(yōu)化車輛的前輪定位參數 ， 勢必要仔細斟酌輪胎 、 懸架等其他因素的影 響。輪胎跳動時的運動軌跡和車輪定位參數的確定由懸架本身的導向機構決定。此外， 行駛過程中的車輪角還會受到轉向系統(tǒng)和輪胎側向特性的影響。 架與前輪定位參數 架概述 懸架是現(xiàn)代車輛上的關鍵部件 ， 還是車架和車軸的橋梁 。 它能夠轉移車輪和車架上 承載的負載 ； 保證汽車的操縱執(zhí)行駕駛員指令的準確性 ， 允許汽車獲得更高的運行速度。 懸架的布置方案和結構參數必須合理 ， 當車輪在輪跳試驗臺上時 ， 使主銷定位角在 很小范圍內變動 、 導向機構的運動特性要與實際輪跳匹 配 ， 消除轉向輪的擺振現(xiàn)象 ； 車 輛應呈現(xiàn)略微的不足轉向特性。 種常見懸架與前輪定位 麥弗遜式懸掛 。其主要結構是懸架彈簧與減震器的結合 ,采用減震器消除螺旋彈簧 超時時的載荷位置發(fā)生的左右晃動現(xiàn)象 ， 約束彈簧使其只能上下收縮或拉伸 ， 減震器的 性能參數的動態(tài) 變化泳衣調控懸架的舒 適度。 麥弗遜式懸掛因為其構造簡單 ， 重量 得以大大降低 ， 反饋靈敏度很高 。它的特 殊的下?lián)u臂和支柱的空間布置使得車輛 可以自適應改變車輪外傾角， 讓其能在過 彎時對路面的變化相互適應 ， 讓輪胎更大 程度上接觸地面 ， 但是因為構造原因 ， 對 兩側變化因素抵抗能力差 ， 有比較明顯的 急剎車現(xiàn)象 ，懸掛剛度較弱 ， 執(zhí)行駕駛員 指令的準確性差，轉彎時車輛晃動較大。 圖 3弗遜懸架 雙 叉 臂 式 懸掛 。 它通常由兩個 叉 臂構成 ， 這樣的構造讓 車 輪在運行時能本實用新型 可自動適應外傾角 ,也可減少因車輪打滑而造成的輪胎 磨損 ,使輪胎更好地貼合路面 ,具 有良好的地面附著力 。 此外 ,還有一對雙橫臂懸架 ,這是類似的雙橫臂懸架 ,但結構簡單的 雙叉臂 ,也可以稱為前者的刪節(jié)版。雙橫臂式懸掛正常也是縱向不等長搖臂的構造，加 強了橫向的剛度。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 7 多 連 桿 懸 掛 。 它能獲得最優(yōu)的主 銷 后傾角參數 ， 很大程度上消除路 面 賦予車輪的無 用功 ， 提高了非勻速行駛時的乘客感官 ， 也可以確保在直線行駛的執(zhí)行駕駛員指令的準 確性 ， 因為由彈簧變形引起的車輪左右偏 移量很小，更容易獲得直線行駛的趨勢。 在車輛運行工況 改變時，懸掛的結構 會使后側車輪出現(xiàn)較大的前束值 ， 提高了 車輛性能 ， 降低出現(xiàn)不足轉向的概率。 多 連桿懸掛的外傾角和前束值能適應路面 起伏而自動改變 。 只要對連接處動點的限 制優(yōu)化就能使得懸掛在螺旋彈簧壓縮時 圖 3連桿懸架 能自動適應車輪定位參數，可以多方面 針對特定車型做出優(yōu)化以最大程度的提高輪胎抓地力進一步提高整車的駕駛適應度。 動類型與前輪定位 前輪外傾角 ： 麥弗遜懸架和基于它改進的燭式懸架等前驅懸架與后驅懸架的工作特 性不同 。 前者的懸架系統(tǒng)在上升行程中 ， 車輪上部有向外側傾的趨勢 。 因此 ， 多數麥弗 遜懸架的前輪外傾角為負值，最大為 0°。 主銷內傾角：傳統(tǒng)的后驅汽車都采用正偏距，內傾角的范圍是 6~8°，正向偏距 40~60 現(xiàn)代汽車趨向于將主銷偏移距設計成負值 ， 這樣不僅可以使車輛正常停泊 ， 也一定 程度上平衡了兩側制動力，提高了操縱執(zhí)行駕駛員指令的準確性與行駛安全性。 向機構與前輪定位 前輪定位參數還影響著汽車的執(zhí)行駕駛員指令的靈敏程度和自動回正能力 ， 而車輛 的執(zhí)行駕駛員指令的靈敏程度和自動回正能力還與車輛的轉向機構的轉向器的性能參 數有很大關系。 向器的性能 與前輪定位 1、轉向器的正效率是轉向搖臂輸出功率與轉向軸輸入功率之比 : η ????? P 1 ??P 2 P 1 在模型中 ,轉向軸輸入功率 ,轉向齒輪的摩擦損失功率。 轉向器的逆效率是轉向軸的輸出功率與輸入功率與轉向搖臂軸比 : η - ?? P 3 ??P 2 P 3 因此，正效率的值越大與其相適應的所設計的主銷內傾角就應越大。轉向器性能、 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 8 結構參數、工藝水平綜合決定了轉向器的正效率值。 表征轉向器能夠可逆能力的參數是轉 向器的逆效率 ， 逆效率值變大 ， 則車輪回正時 從轉向器傳遞的有用功率就愈大，轉向回正阻力矩越小。所以轉向器的逆效率值變大， 所設計的主銷內傾角應適度減小。 2、轉向輪角增量與側轉向節(jié)角相應增量的比值稱為轉向角傳動比。角驅動器可以說 , 以確定各種車輛轉向參數 。 增大角傳動比 ， 意味著增大轉向盤的力傳動比 ， 減小轉向時 轉向輪上的力 ， 所以轉向器的角傳動比不僅直接影響轉向靈敏性和執(zhí)行駕駛員指令的準 確性 ， 對車輛的執(zhí)行駕駛員指令的靈敏程度也有影響 。 轉向器的角傳動比增大意味著轉 向盤轉動同一角度，所對應的轉向輪卻轉過更小的角度 ，轉動同一角度所需時間延長， 轉向輪角增量與側轉向節(jié)角相應增量的比值稱為轉向角傳動比。角驅動器可以說 ,以確 定各種車輛轉向指令的時間和轉向靈敏度。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 9 4 章 汽車前輪定位角的設計要求 言 麥弗遜前懸架的導向機構負荷著大部分的力和力矩 ， 它也決定了車輪的側滑和車輪 空間位置的變化所造成的懸架跳轉時 ,車輛正在運行的變化。所以 ,對懸架導向機構的設 計有重要的意義。 輪定位角的變化 靜態(tài)時 ， 汽車前輪定位角的值對保證操縱執(zhí)行駕駛員指令 的準確性有突出貢獻 。 因 此 ， 在設計前輪定位參數時 ， 必須使前輪定位角的變化趨于改善車輛執(zhí)行駕駛員指令的 準確性方向，才能確保車輛設計需要的負載能力和高速行駛時駕駛員和乘客的安全性 能。 輪外傾角 外傾角 : 輪胎運行時車輪外傾角的變化對車輛的穩(wěn)態(tài)響應特性有很大的影 響 。 因此 , 在運行時 ,要盡量減少車輪相對于車體的外傾角的變化。為了防止過多的轉向不足 ,或過 度的輪胎轉動 ,車輪滿負荷下。 40圍內跳動時 ,前輪的外傾角在正負 1 度的變化。 輪前束 前束角 : 優(yōu)化時希望進行平行輪跳實 驗時前束角變化很小甚至是不變。理想的前束 值變化規(guī)律為 : 前輪向上跳動時 , 前束值為負前束 值 ( 50 在同一個車輪上 ,如果 能選擇適當的彎度和角度 ,可以使外傾角和外傾角引起的外傾角或部分偏移 ,減少輪胎側 偏 ,減少磨損的目的。關系應該得到滿足 : δ ??4D * r （2 ） 2r 式中 : D 輪胎測量直徑 ;R 輪胎滾動半徑 ;L 輪胎接地印跡長度 ;γ 此 ,可以 利用上文中提到的公式計算出前輪前束 ,使之匹配合理。 銷后傾角 主銷后傾角 : 轉向時前輪外傾角的變化規(guī)律受到主銷后傾角的很大影響。若主銷后 傾角大于應有的設計范圍 , 外側轉向輪呈現(xiàn)內傾角趨勢 。 若轉向輪主銷后傾角超出合理 范圍 , 需要額外增加用以轉動前輪所需要的橫向力 , 達到補償外傾推力的目的 , 這不僅 會減弱 ,而且會增加水平方向上的最大加速度。通常主銷后傾角在 2~3°之間選取。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 10 于車輪最小側滑量的前輪定位參數優(yōu)化理論 我們總是希望輪距的側滑量越小越好 ， 由于左右輪胎間距不穩(wěn)定 ,會加劇輪胎的磨損 程度 ,車輪側滑量越大，其產生的側向力就越大，這會降低汽車執(zhí)行駕駛員指令的 準確 性。通常必須在規(guī)定的軌道之間變化 10正、負 ,相應的車輪上下移動 50 主銷后傾角越大 , 行駛時越趨于保證車輛行駛時執(zhí)行駕駛員指令的準確性 ,但主銷 后傾角過大可能會降低車內人員的主觀感受，甚至在低速時 ,會導致前輪發(fā)生擺振 ,因此 主銷后傾角應該在 3° ~6°之間變動。在進行平行跳動實驗時 ,如果外傾角過大 ,則會使 車輪出現(xiàn)偏一側磨損的現(xiàn)象 , 故車輪外傾角應限制在 ~2°的范圍內 。 對于前束角 , 用上述公式約束前束角的取值范圍。 于輪胎磨損的前輪前束與前輪外傾角的優(yōu)化理論 汽車的現(xiàn)代化帶來了前輪外傾與前輪前束 ， 伴隨著的是汽車輪胎的附加磨損 ， 這兩 個參數對輪胎的磨損具有重要意義。 1、車輪外傾與輪胎的磨損 當車輪向外傾斜時 ， 車輪隨著車輛繼續(xù)行駛想要向外運動 ， 但是因為受到車橋的控 制 ， 車輪只能按著既定軌跡運動 。 車輪想要向外運動的內能產生的側向力 ， 即外傾側向 力 。 在外傾側向力作用下 ， 輪胎受到側向的應力而變 形 ， 導致輪胎在與地面切合的平面 內側向偏移和滑動，輪胎使用壽命降低。 2、前束與輪胎的磨損 具有前束角的車輪在路面直線行駛時 ， 車輪有向內滾動的趨勢 ， 車橋從而給其一向 外的力 ， 那么在 車輪接地處輪胎將會受到一向內的路面?zhèn)认蚍醋饔昧?， 我們稱之為前束 側向力 。 在前束側向力作用下 ， 輪胎也將產生側向變形 ， 其變形方向與外傾側向變形方 向相反 。 同車輪在外傾側向力作用下產生側偏 ， 導致輪胎在接地處滑移一樣 ， 前束側向 力也將使輪胎在接地處產生側偏并導致側向滑移，從而加劇輪胎磨損。 3、車輪外傾角與前束角的合理匹配理論 作用在輪胎上的外傾側向力與前束側向力是輪胎產生偏磨損的主要因素 ， 而這兩個 力方向相反 ， 因此 ， 我們可以認為當外傾產生的側向力和前束產生的側向力相互抵消時， 外傾與前束的匹配即達到最佳。前束角的 角度值可以通過兩側向力相互抵銷的原則： α ??*β . 式中：β為前輪前束角，α為車輪外傾角。 因為存在前束附加的滾動阻力的側向分力，β應適當取較大值。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 11 第 5 章 懸架模型的建立與仿真 懸架在現(xiàn)代車輛上扮演著重要角色 ， 它是車架與車軸的彈性連接件 。 它可以傳遞車 身上承載的力 、 是調節(jié)車輛運行過程中的車身位置等有關裝置的總稱 。 當輪胎與車體存 在相對運動時 ,懸架的導向機構牽引和決定了車輪的動態(tài)特性及車輪定位參數的變化 , 所以以分析導向機構為首要目標對優(yōu)化轉向輪定位參數并非無的放 矢 。 本文 選擇的懸架 為麥弗遜式懸架 。 為減少工作量且能保證試驗的準確性 ,必須將懸架取其精華 ， 可以將 轉向節(jié)和轉向拉臂融合為一個部件等。 模 在 創(chuàng)建模型拓撲結構的三步曲是： 1）創(chuàng)建硬點（ 創(chuàng) 建硬點的步驟是 入硬點坐標的 x、 y、 z 的值。硬點坐標值 來源于實車的測量，或者二維圖的數據 2）創(chuàng)建部件。在創(chuàng)建好硬點后就可以基于硬 點創(chuàng) 建 部件 。 部 件添加完 成 并不可見 ， 需要添 加 幾何體才 能 讓其具 體 可 見 。 在 類型有四種： 剛體（ 柔性體（ 假體 （ 3）創(chuàng)建部件間的連接（運動副）。 圖 5化前懸架硬點坐標 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 12 圖 5建立的懸架和轉向系模型 圖 5真參數的設定 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 13 輪定位參數的運動學仿真 懸架系統(tǒng)是決定汽車動態(tài)特性的關鍵子系統(tǒng) ， 懸架在跳動實驗中前輪定位參數將呈 現(xiàn)動態(tài)變化 。 本實驗采用在激振臺上對麥弗遜懸架進行單側車 輪 垂直跳動 50運動 學仿真，分析前輪定位參數、車輪側滑量等隨車輪上下跳動的變化曲線。 真結果 得出了前輪定位參數與輪胎跳躍 50車輪側偏曲線： 圖 5銷后傾角與車輪跳動變化曲線 圖 5銷內傾角于車輪跳動變化曲線 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 14 圖 5輪外傾角與車輪跳動變化曲線 圖 5輪前束與車輪跳動變化曲線 圖 5側滑量與車輪跳動變化曲線 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 15 果分析 上文已經提到在汽車正常運行時 ， 定位參數符合的范圍 ， 這里對比標準對虛擬樣機 的仿真得出的曲線進行評 價。 1、主銷后傾角 從圖 5知，進行平行輪跳仿真試驗的實驗范圍為 50，懸架的主銷后傾角 從 化到 增長不大，滿足設計要求。 2、主銷內傾角 從圖 5知，進行平行輪跳仿真試驗的實驗范圍為 50，懸架的主銷內傾角 從 8°變化到 增長不大，滿足設計要求。 3、車輪外傾角 前輪外傾角在車輪上跳過程中慢慢減小 ,這種變化趨勢能有效增大由于車身側傾導 致的不利影響。 此外 ,車輪在跳動過程中前輪外傾角變化的趨 勢 （斜率 ） 減小 ,說明輪胎 與地面形成的角度變化 趨于穩(wěn)定 ,這利于減少轉向輪擺振 ,降低輪胎磨損。 可以知道 ,隨 著車輪跳動 ,主銷內傾角對前輪外傾角的變化影響最大 ,其值應選擇較大些，主銷后傾角 也應取較大的值。 4、前輪前束 前束值應符合前文提到的公式。 輪定位參數的優(yōu)化 選取麥弗遜懸架下擺臂外點、前點、后點，減震器上點，轉向橫拉桿內點、外點， 每個點三個方向共 18 個設計變量進行試驗，得出各個設計變量對目標前束、外傾的影 響程度，確定其中較大的設計變量。 點的三個 方向硬點值作為變量。 選取相關硬點添加到 錄下， 變動范圍為 （ +10 將 選 擇前束 、 外 傾 ， 將 其 添加到 錄下，進行設置。 合結果 實驗共需 16324 步運算 ， 我們取 1000 步作為實驗擬合 ， 擬合程度的各項評價指標。 重相關系數的平方）以及 重樣本相關修正系數）可以用來評價 擬 合的狀況， 變化范圍為 0~1，在這個范圍內，其值越大表明擬合情況越好， 般來說，其值的大小一般不會超過 越接近 1 意味著擬合結果越理想， P 的大小代表著擬合多項式中有沒有有用項，其值越小證明其擬合式中有用項就越多， R/V 代表著優(yōu)化結算結果和原始數值間的關聯(lián)，其值仍然是越大越好，當其值超過 10 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 16 時意味著擬合函數預測結果相對比較理想，比較小的時候意味著計算結果不是那么可 靠。 頁格式查看靈敏度 圖 5輪外傾的擬合結果 得到格式為 文件，瀏覽器打開，分析各硬點坐標對研究參數的靈敏度 圖 5輪外傾的靈敏度分析 圖 5束的靈敏度分析 “ “ 的正負取值，正值表示其響應與因子成正比，負值為成反 比，其絕對值越大，對響應影響越大。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 17 大因子選擇 最終 選 取下控制臂 外 支 點 向 ， 轉向 橫 拉桿外 支 點 向， 內支點 向。將目標函數調整為理想值，將其他影響因子固定，只對靈 敏度分析得出的影響因子進行優(yōu)化分析，得到新的硬點。 化結果分析 圖 5化后的懸架硬點坐標值 圖 5化前后前輪外傾對比圖 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 18 圖 5化前后前輪前束對比圖 圖 5輪側滑量優(yōu)化前后對比圖 由上方三張圖得知，通過改變 個坐標 點的值，前輪外傾變化很小，但前輪前束的值由 為 應的車輪 側滑量的最大值由 為 小值由負值變?yōu)? 0，可以得到本次優(yōu)化成功的改善 了之前惡劣的前輪磨損狀況的結論。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 第六章 結論 本文通過仿真軟件建立需要的虛擬樣機 ， 對該虛擬樣機進行實驗 ， 對比標準評價仿 真得出的曲線，并運用 行優(yōu)化，確定了該懸架的最優(yōu)前輪定位參 數。 文的主要工作 1、研究了以車輪側滑量為指標的前束和前輪外傾的設計理論，并以 最小側滑量為 前提修改懸架硬點參數，解決了因為前輪外傾和前輪前束的不合理導致的車輪磨損。 2、本文簡化建立了需要的虛擬樣機，并進行了平行輪跳試驗，通過對比試驗得出 的前輪定位參數變化曲線和標準變化范圍，找出了原模型的前輪定位參數的不合理之 處，然后利用 究各硬點坐標對前輪定位參數的靈敏度，對前懸架 模型的導向機構的硬點坐標進行調整，使其前輪定位參數變化趨于合理。 輪定位參數的研究與展望 1 外傾角與前束值 先確定外傾角才能確定前束值 ， 在汽車的運行過程中 ,由于 車輛的受力 、 速度 、 轉向、 車輪跳動等情況 ,前輪的彎度會發(fā)生變化 。 前輪外傾角與前輪前束必須合理匹配 , 才會確 保車輛直線行駛時的執(zhí)行駕駛員指令的準確性 , 降低輪胎打滑和磨 損 。 因此 ,提出了前向 梁值跟蹤車輛行駛過程中前輪的彎度變化 ,以及相應的變化的自適應變化的想法 ,具體實 施措施還有待進一步的討論與發(fā)展。 2 主銷后傾角 低扁平率子午線輪胎的廣泛使用 , 轎車的主銷后傾角趨向于減小 , 有的主銷后傾角 甚至出現(xiàn)了負值。但任然存在某些高級橋車 , 因為其液壓動力轉向系統(tǒng)的優(yōu)勢 , 轉向助 力效果出群 , 可以 補償因為轉向輪主銷后傾變大帶來的轉向阻力矩隨之增大的缺陷， 所以其主銷后傾角還存在增大的趨勢 ， 以確保汽車高速時回正性能和高速時直線行駛的 執(zhí)行駕駛員指令的準確性 , 這表明增大主銷后傾角對某些特定車輛的特殊工況很有必 要 。 所以 , 某些車輛的特殊條件是必要的 。 因此 ,對汽車能否根據不同工況的要求進行自 動調節(jié) ,提高高速行駛的穩(wěn)定性 ,仍需進一步研究。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 20 致 謝 本次畢業(yè)設計歷時三個月，經歷了諸多艱難，首先是 件的使用問題， 使用大相迥異，雖然上學期學 了一學期的 是 對本課題幫助不大 。 本次畢業(yè)設計的順利完成 ， 離不開趙老師的悉心指導 ， 老師提供了 教程讓我不至于無所適從。也感謝北華航天工業(yè)學院的豐富藏書量，學 校還與百度學術達成合作 ， 免費為應屆生提供了大量的參考資 料 。 在論文完成后 ， 還要 感謝牛同學幫我 更 改論文格式 ， 編輯頁碼和頁眉 。 牛同學 件的熟練使 用 ， 使本 文原本樸實無華且枯燥的論文瞬間看起來顯得很有學術 感 。 大學四年 ， 這算是最后的答 卷了，對父母，對自己。也要對父母 20 來年的辛勤養(yǎng)育說聲謝謝，你們辛苦了。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 21 參考文獻 ［ 1］ 李軍，邢俊文，等． 例教程 [M]．北京理工大學出版社， 2002. ［ 2］ 趙棣華 汽車運輸， 1990， 4： 11［ 3］ 董國恩 ， 張蕾 車輪定位參數優(yōu)化設計 2006， 5： 106［ 4］ 季喜軍 ， 耿振江 山西交通科技 ， 2001， 1： 46［ 5］ 陳茂松 ， 李仁平 ， 等 城市 車輛， 2000， 4： 17［ 6］ 丁亞康、翟潤國，等 汽車懸架定位參數優(yōu)化設計 . 汽車技術， 2011， 5： 33［ 7］ 魏道高 合肥工業(yè)大學學報（自然科學版）， 2004， 27（ 12）： 1594［ 8］ 石振國 微型汽車前輪定位參數優(yōu)化設計研究 重慶交通 大學， 2007： ［ 9 ］ of ]1991,64(5): 683［ 10］ ， ， u． by 1997， 70(4)： 572 1 譯文標題 四輪定位系統(tǒng) 原文標題 者 . 名 威廉姆 國 籍 美國 原文出處 要： 本四輪定位系統(tǒng)提供了包括四個車輛支承裝置和四個定位裝置。這些定位裝置可能與支承裝置相連或者直接與車輪及引導塊和多個可旋轉的輪緣爪，以確保它們可以快速，牢固和精確地附接，從而提高車輪定位操作的速度和精度。 關鍵詞：四輪定位系統(tǒng) 定位裝置 支承裝置 車 輪定位 四輪定位系統(tǒng) 述 ： 明的背景 ： 近年來汽車和其他陸地車輛的增加，用于保持車輛處于良好操作狀態(tài)的裝置的數量和種類已經相等地增長和改進。這樣的車輪定位裝置，被設置用于確保車輛正確地操作并且輪胎正確地磨損。 過去，人們通常認為車輛的前輪正確對準是足夠準確的。然而，單體車輛構造使得支撐車輛的所有四個輪子的對準的引入也很必要。如果四個車輪不正確對準，則可能導致過度的輪胎磨損和不良的操縱，加上更頻繁地更換如減震器，彈簧和轉向部件等部件。 美國專利 82,596 公開 了一種定位車輪裝置和使用該裝置的方法，用其中的剛性構件附接到車輛支柱組件代替車輪。該裝置包含突出輪轂，使得可以在其上支撐曲度計，并且該裝置擁有高度調節(jié)特征，該高度調節(jié)特征包括可旋轉塊構件。 雖然上述專利展現(xiàn)了在保持車輛車輪正確對準和提高車輪定位程序的效率方面的進步，但是一些問題仍未得到解決。具體地，雖然美國專利美國專利 4,782,596提高了車輛的前輪對準的速度和效率，但是仍然存在難以快速和準確地將診斷設備（例如翹度計）附接到裝置的困難。此外，還沒有討論或提供在車輪保持在適當位置時快速和精確的車輪定位。 2 因此，很好的是具有一種改進的車輪定位裝置，該車輪定位裝置可以連接到美國專利 13,513 中所描述的裝置并與其一起使用或任何類似裝置，或直接連接到車輪。 明概述： 本發(fā)明的的一個目的是提供一種新的和改進的車輪定位系統(tǒng)，從而可以進一步提高車輪定位操作的速度和精度。 本發(fā)明的另一個目的是提供一種新的和改進的車輪定位裝置，該定位裝置可以與已知的車輪定位裝置一起使用，或者可以直接在車輪上使用，而不需要去除它們。 本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的車輪定位系統(tǒng)，其不需要額外的適配器，不需要額 外的設備，并且精確適配，使用簡單并且不需要昂貴的升降機或校準架。 本發(fā)明提供了一種用于附接到車輛的支柱組件的四個車輛支撐構件的四輪對準系統(tǒng)。此外，還提供了具有用于進行各種對準診斷的線性刻度的四個對準診斷夾具。每個固定裝置包括位于中心的用于提高精度的滑塊導向塊，以及多個旋轉連接的凸緣爪，用于在支撐構件的凸緣外部，以及支撐構件的凸緣外部或直接到車輛上快速，準確和方便地附接輪?；瑒右龑Ъ梢曰瑒佑糜诎惭b固定裝置時提供精確的支撐，使得固定裝置在緊固到車輪或支撐構件期間保持在適當的調整范圍內。 本發(fā)明的又一個目的 是提供一種四輪定位系統(tǒng)，執(zhí)行以下診斷過程：四輪外傾，腳趾外翻，腳輪，軸距和胎面寬度補償，單個前部和后趾，方向盤定心，推力線，后退和 方便和有效的。 參考以下描述和附圖及權利要求，本發(fā)明的其它目的，優(yōu)點和特征將變得顯而易見。 體實施方式 參考附圖，圖 1 示出了車輪定位系統(tǒng) 的支柱組件 包括支撐組件 8，固定裝置 10 和電子傳感器或處理器 12。在圖 1 中示出了一個系統(tǒng) 2。如圖 1 所示，應當理解，本發(fā)明的車輪定位系統(tǒng) 2 是四輪定位系統(tǒng)，圖 1 僅僅包括本發(fā)明的四個 大部分相似的系統(tǒng)中的一個。 3 本發(fā)明的車輛支撐組件 8 包括轉臺或滑板 4 在水平面中提供樞轉和直線運動，以便能夠進行診斷和調節(jié)對準操作?；鶋K 16 擱置在轉臺 14 上并且樞轉地附接到豎直支撐件 8 的上端處，設置有板 20。板 20 具有圍繞其周邊的環(huán)形唇緣 22。當車輛支撐組件 8 相對于如圖 1 所示的車輛 6 定位時，環(huán)形唇緣 22 從板 20 和從車輛 6 向外延伸。板 20 設置有至少一個中心轂 24 適于接收車輛 6 的軸端 26，或者用于附接某種類型的彎度（未示出）。 上述車輛支撐組件 8 是商業(yè)上可獲得的 ，并且被良好地表示并且更充分地描述為美國專利 32,622 中的“裝置 10”。本文引用的美國專利 4,782,596。 現(xiàn)在轉到本發(fā)明的固定裝置 10，可以特別參考圖 1 和 2。具體地，固定裝置 10 包括一對間隔開的平行的左右側桿 2在爪安裝桿 32的大致中點處附接到側桿 30 的端部。爪安裝桿 32 通常垂直于側桿 30 并且可通過適當的裝置（包括典型的螺母和螺栓裝置，焊接或典型的套筒頭螺栓和孔裝置）來附接。 在爪安裝桿 32 的相應端部處，固定件 10 設置有凸緣爪 4 在其端部處或附近以及在 其一側附接到爪安裝桿 32。如圖所示，如圖 3 所示，輪輞爪 34 通過條形螺栓和定位銷裝置 33 附接到爪安裝桿 32，由此輪輞爪 34 可以完整地轉動，即轉過完整的 360°。輪輞爪 34 包括接收用于將爪 34 附接到桿 32 的螺栓的塊部段 36 和具有內徑 38 的爪末端部分 37。 進一步參考圖 1，參考圖 3 和圖 4，可以看出，本發(fā)明的固定裝置 10 包括在側桿30 之間延伸的多個大致管狀的圓柱形桿。桿包括縮回桿 40，中心螺桿 42 和穩(wěn)定桿 44。這三個桿大致平行，并且縮回桿和穩(wěn)定桿 40,44 分別具有比中心螺桿 42 大的直徑。 在側桿 30 之間并且在與 桿大致相同的平面中，固定裝置 10 設置有滑塊 46 和引導塊 48。 滑動器 46 和導向塊 48 中的任一個或兩者可以具有形成為一體件（如圖所示）的主體，其具有從中穿過的適當的孔?；蛘撸瑑烧呋蛉我徽呖尚纬蔀榉植婊蚍至洋w，其部件可通過適當的連接裝置例如固定螺釘固定在一起。另外，兩者或任一者可具有滑動性調節(jié)特征或鎖（未示出）以將它們保持在相對于桿的一個位置。 穩(wěn)定器桿 44 的一端固定到側桿 30 中的一個并大致垂直地從其延伸 ;穩(wěn)定器桿 44的相對端容納在 滑塊 46 中并固定到滑塊 46。圖。圖 3 表示穩(wěn)定器桿 44 是最靠近 4 爪安裝桿 32 的桿。在距離爪安裝桿 32 最遠的三個桿的外側，縮回桿 40 被固定到相對的側桿 30 并且延伸穿過中心螺桿 42 連接到與縮回桿 40 相同的側桿 30，并延伸穿過設置在滑塊 46 中的螺紋孔?？s回桿 40 的第二端和螺桿 42 的第二端免費 ;所有三個桿延伸穿過設置在引導塊 48 中的孔。手柄 50 設置在一個側桿 30 的外部，并且通過側桿 30 連接到螺桿 42 以致動其轉動。 應當理解，從剛剛描述和在圖 1 和圖 2 中示出的布置中，在圖 3 和圖 4 中，沿任一方向旋轉手旋鈕 50 導致螺桿 42 的旋轉。因為滑塊 46 在 大約 接收螺紋孔中的螺桿 42 參 考文獻 4815216 a 98932/782596 98832/569140 98632/285136 98132/5 6 附錄： A is be to or to a a a of to be of F s a of of in in of to in to a is In it of a in of of a If in be of as 4,782,596 a of a is to a in of a so a be a a an in of a s in of 7 4,782,596 of a be is of as to is no or in it be to an be to 4,782,596, to or to F t is an of to a of be of is to a be or be on of is to an no no is is to or A to a s is a in a of of a of a or to a is so in to a or of is to a it is to 8 on of to F to 1 a . is as it be to of a . a , a 0 an or 2. is 1, it be of is a 1 is of of or 4. 4 in a to A 6 4 is to 8. At of 8, a 0 is 0 an 2 2 0 a is to a as 1. 0 is at 4. 4 is to 6 of a if or of a of is is as 0" 4,782,596, to 0 of be 3 . 0 a of 0. 2 to of 0 at of 2. 2 to 0 be by 9 or a At of 2, 0 4. 4 to 2 at or on As 3, 4 to 2 by a 3 a 4 be in a a 60°. 4 a 6, a 4 to 2, a 7 an 8. 3 , it be 0 of a of 0. a 0, a 2 a 4. 0, 44 a 2. 0 in as 0 is a 6 a 8. or of 6 8 as as or be as or of be by as or or to in to of 4 is to of 0 of 4 is in 6 3 4 is is to 2. At of 2, 0 is to 0 an in 6. 2 is to 0 as 0 a in 6. of 0 2 of in 8. A 0 10 is 0 is 0 to 2 to It be 3 0 in of 2. 6 2 in a at it be 6 be in of 0 on 0 is of 6 0 to be or of 0 6 by 4. 8 of a in 8, as 0 is 0 or 0 to be if a of 0 as 3 by , by 0 be a as a of 0 in If it be to to an 0 . of 8 by in 2 1 is a of It a of 2 is of In 2 be on of 8 0 is on ; be 2. It be 0 of 0 of be 2 In 0 of be 4,782,596. it be 0 be on a 4 to be on a 11 of 0 of 4 is 0 be 4 or 2 of . A 2 an of 0 0 to 2; 4 80°, it is to 0 to be in to 2 by an or on a as be 0 is on 0 on by 0 be 4 be in or of 0 be in to 0 to be in 8 of be by 2 as or as It be if a is 0, on of be if be or as of or to be 0 be on If 0 0 on a of be in 4,782,596. 0 be to as if to a as of of In or or be 12 be to or of is on of a of or 4 or of or be in 0 of A be to 0, of as a be of as or be It be a 0 be My 0 be as or it be on of my no it is to it or it by up 5%. be in or it is be in as to to to of S 4815216 a 98932/782596 98832/569140 9863