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汽车四轮定位参数及转向梯形的优化设计

马骏  
【摘要】:本文基于前轮侧滑机理,综合考虑轮胎特性和车辆结构参数,对外倾角与前束值之间合理匹配的关系进行了详细的解析研究,并推导出计算公式;在此基础上考虑胎体复杂变形轮胎外倾和侧偏理论,建立轮胎侧偏/外倾变形的半物理模型,推导出了考虑胎体复杂变形的外倾角与前束值匹配计算公式。分析了作用于汽车转向轮的转向力矩并给出了转向轮回正力矩和转向阻力矩的计算公式;根据力矩计算公式建立了车轮回正时残余横摆角速度与前轮定位参数,转向盘施加力矩和车轮转向角的解析关系;在此基础上参照GB/T6323.4-94、GB/T6323.5-94和QC/T480-1999(2005)推导出了汽车转向回正性能、轻便性试验数学解析方法;参照GB7258-2004、GB/T6323.4-94和GB/T6323.5-94的要求,通过对某轻型卡车(1042)进行实例计算和试验,验证了计算公式和解析方法的正确性;在上述内容的基础上,结合残留横摆角速度和转向时外倾角和侧偏角变化与主销后倾角和主销内倾角之间的函数关系,给出了一种前轮定位参数优化设计方法。对汽车转向行驶时转向侧偏角进行了分析,同时对转向梯形机构进行了空间运动分析,建立汽车转向行驶时梯形机构运动规律与Ackermann校正系数间的数值解析关系;提出了一种以Ackermann校正系数作为优化指标,考虑转向行驶时车速对转向侧偏角影响的转向梯形优化设计的方法;通过对某轻型客车(6608)进行实例计算和试验,验证了左、右转向轮优化后比优化前具有更优的转角对应关系。根据某轻型客车(6608)市场出现的批量轮胎异常磨损实际情况,以Grosch轮胎磨损计算方法为基础,前轮定位参数优化为突破口,从汽车前桥、转向系统和悬架系统的结构设计入手,探析了导致该车型轮胎异常磨损的具体原因;对最重要的影响因素前轮定位参数和转向系统重新进行设计,并由相关试验验证其优化设计的合理性,最终通过道路试验验证了该车型轮胎异常磨损问题得到了有效的解决。


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