文档介绍：基于优化工具箱的整体式转向梯形优化设计
王计广,邢号彬,常秀岩,詹卫炜
武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉
摘要:针对整体式转向梯形,对其空间结构和前轮定位参数进行合理的简化。对初步选定的转向梯形参数,以外转向轮转角
相对误差建立目标函数模型,利用优化工具箱对目标函数模型进行优化。同时,优化工具箱通过改变变量参
数,即可实现不同参数的整体式转向梯形的优化设计。
关键词:整体式转向梯形;转角相对误差;优化设计;优化工具箱

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前言间结构的影响⋯。
转向梯形分为整体式和断开式两种,前悬为非独立悬架的
转向梯形为整体式,而前悬为独立悬架的转向梯形则选择断开. 转向梯形数学模型目标函数的推导
式,文中针对整体式转向梯形如图所示进行优化分析。阿克曼理论转向特性是以前轮定位角均为零、行走系统为
根据阿克曼理论转向特性,前内转向轮转过一定角度后,前外刚性、汽车行驶过程中无侧向力为前提假设条件。该转向特性
转向轮就会相应地转过相应的角度。考虑到转向梯形各杆件间的特点: 汽车直线行驶时,个车轮的轴线均相互平行,
隙和弹性变形等因素,造成实际前外轮的转角误差较大,直接且垂直于汽车纵向中心面;汽车在转向行驶过程中,全部
影响轮胎的磨损以及转向的阻力等问题。梯形臂长和梯形底角车轮都必须绕同一个瞬时中心点做圆周滚动,而且前内轮与前
是影响转向梯形转角误差的两个重要参数。因此,文中通过运外轮的转角应满足下面关系式:
用中的最优化工具箱中的相关函数,优化梯形臂长和
梯形底角两个参数,使得外转向轮转角实际转角与理论上期望
其中:、分别为内、外转向车轮转角;
转角相对误差误差最小。
为汽车轴距;
为两主销中心线延长线到地面交点之间的距离。
若以为自变角,则可推导因变角的期望值为:
, 、
卢】
、,
转向梯形各部件之间存在间隙误差以及设计误差等,故转
向梯形结构仅能近似地满足上述理想转角公式。以图为例,
实线四边形为未转向时转向梯形,虚线四边形为
图整体式转向梯形结构简图转向轮转过角度的转向梯形,利用三角关系推导转向梯形实
际因变角口:
整体式转向梯形数学模型的建立一
. 转向梯形数学模型的简化——一
整体式转向梯形连接结构弹性变化等影响因素较多,造成一
目标函数以及约束条件过于复杂。因此本优化中对转向梯形作: 、: —一
适当的简化:刚性轮胎,忽略弹性轮胎侧偏角对转向梯形一×—卢
的影响;转向梯形为平面运动结构,忽略前轮定位参数空一×

.
研究与开发. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ——
由公式~ 得到公式实际因变角口: 大于。,若方向盘长时间处于极限位置,则会增加轮胎的磨
’, 损。因此,本优化中以外转向轮转角相对误差作为目标函数。

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———二二二二二二二二二一整体式转向梯形目标函数及约束条件
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