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基于R-W方法的独立悬架和转向系统性能仿真及优化研究

卞学良  
【摘要】:汽车独立悬架和转向系统是汽车中的一个重要系统,其性能直接影响汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和行驶安全性。独立悬架和转向系统又是复杂的空间机构,利用传统的设计方法,很难获得好的性能。本课题基于多刚体系统动力学中R-W方法,以汽车双横臂悬架和转向系统及麦弗逊悬架和转向系统为研究对象,开展了如下研究。 提出了基于多刚体系统动力学中R-W理论,建立汽车独立悬架和转向系统优化模型的方法,提高了优化模型的通用性。提出了把独立悬架和转向机构作为一个整体进行优化建模的方法,减少了独立悬架系统运动对转向机构的影响,从而可以获得最佳的转向性能。 基于R-W方法,通过对汽车双横臂悬架和转向系统以及麦弗逊悬架和转向系统结构特征分析,构建出了系统有向图和减缩系统有向图,导出了系统关联矩阵、通路矩阵和体铰矢量矩阵,建立了系统运动方程和约束方程。在此基础之上,建立了这两种悬架和转向系统优化模型以及转向梯形断开点位置优化模型。 在上述优化模型中,为了获得合理的转向误差分布和最佳的优化效果,根据实际要求,考虑了车轮跳动对转向误差的影响,以及不同转向角时对转向误差要求不同,创建出了阶越型权重函数以及以概率曲线构成的三维连续型权重函数。 作为实例,采用本文编制的程序,对TJ6481A客车双横臂悬架和转向系统及TJ7136U轿车麦弗逊悬架和转向系统,进行了计算分析及优化,结果验证两种悬架转向系统的优化模型正确性和优化效果显著性。 以ADAMS软件为平台建立了双横臂悬架和转向系统虚拟样机参数化模型,以及麦弗逊悬架和转向系统虚拟样机参数化模型。绘制出了两种悬架系统前轮定位参数变化规律图和转向误差分布规律图,为分析悬架机构参数对前轮定位参数及其变化规律的影响提供了依据。通过ADAMS软件对TJ648l和TJ7136U独立悬架和转向系统运动仿真分析,进一步验证了基于R-W方法优化模型的正确性。 上述研究表明,基于R-W方法建立的汽车独立悬架和转向系统优化模型,通用性强,


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