CN102393861A - 汽车转向梯形机构稳健设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种汽车转向梯形机构稳健设计方法。以多体系统动力学理论为基础，应用虚拟样机技术、多体动力学、弹性力学、稳健设计等方法，综合考虑转向系统、悬架系统的协同关系，分析汽车转向、车轮跳动等运行状态下转向梯形机构的动力学特征，集成转向横拉杆的制造误差、转向节臂的制造误差、转向节的装配误差、转向机构及悬架系统的配合间隙、横拉杆的弹性变形等不确定因素对转向角度、转向机构应力的影响，以转向过程中转角误差最小、车轮跳动中前轮摆角最小为优化目标，建立汽车转向梯形机构稳健设计模型。本发明的优点是：提高了我国汽车前轮定位参数的设计水平。该方法可以广泛地应用于各种类型的汽车设计。
Description
技术领域：
本发明是一种汽车转向梯形机构稳健设计方法。产品技术包括多体动力学、虚拟样机技术、优化设计、弹性力学、稳健设计等技术。
背景技术：
现阶段，国内外对转向梯形机构的优化设计一般都是采用常规的确定性优化设计方法，没有考虑转向机构在制造过程中、装配过程中的误差等不确定因素的影响。另外，在汽车转向梯形机构中，运动副需要一定的间隙，而磨损、变形等原因使间隙增大，导致转向机构的转向角出现不确定性误差。在转向梯形机构设计中一般只考虑了车辆转向状态下承受的应力，而在实际使用中，转向梯形机构经常处于车轮跳动状态、转向状态下的大应力状态，转向机构的损坏经常是由于车轮跳动产生的应力导致的。而且，转向横拉杆的弹性变形也会加大转向机构的作用力，但是在转向机构的设计中一般没有考虑转向横拉杆的弹性变形。因此，现阶段转向梯形机构设计方法不能满足汽车的实际使用要求，转向梯形机构稳健性差，轮胎异常磨损严重。
发明内容：
本发明可以解决的问题是，克服背景技术的不足，综合考虑转向系统、悬架系统的协同作用，结合车辆的转向状态、车轮跳动两种状态，分析装配误差、制造误差、配合间隙、横拉杆弹性变形等不确定因素的影响，建立基于多不确定信息集成的汽车转向梯形机构稳健设计方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：以多体系统动力学理论为基础，应用虚拟样机技术、多体动力学、弹性力学、稳健设计等方法，综合考虑转向系统、悬架系统的协同关系；分析汽车转向、车轮跳动等运行状态下转向梯形机构的动力学特征，集成转向横拉杆的制造误差、转向节臂的制造误差、转向节的装配误差、转向机构及悬架系统的配合间隙、横拉杆的弹性变形等不确定因素对转向角度、转向机构应力的影响，以转向过程中转角误差最小、车轮跳动中前轮摆角最小为优化目标，建立汽车转向梯形机构稳健设计模型。本发明的优点是：提高了我国汽车转向梯形机构的设计水平，对于降低轮胎的异常磨损及提高车辆的操纵稳定性具有重要的理论价值和实用价值。该方法可以广泛地应用于各种类型的汽车。
附图说明：
图1是本发明的技术路线示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述。
(1)汽车整车建模及动力学分析
应用ADAMS软件建立包括悬架系统、转向系统、行驶系统等子系统的参数化整车刚柔耦合仿真模型，其中转向横拉杆为柔性体。分析汽车转向(从静止到最大极限转角)、车轮跳动状态下(振幅±40mm)转向机构的动力学特性(包括应力、车轮转角、前轮摆角)。如图1中模块①。
(2)汽车转向梯形机构优化设计
综合考虑悬架系统、转向系统之间的协调关系，以动力学仿真数据为基础，通过正交实验建立各优化子目标的二阶响应面模型，包括转向过程中车轮转角误差与转向梯形机构之间的二阶响应面模型、车轮跳动过程中前轮摆角与转向梯形机构之间的二阶响应面模型，并建立基于多状态多目标优化的汽车转向梯形机构优化设计模型。如图1中模块②。
(3)不确定性因素集成
应用稳健设计理论，将设计中的不确定性因素(转向节臂的制造误差、转向横拉杆的制造误差、转向节的装配误差、转向机构及悬架系统的配合间隙、横拉杆的弹性变形)集成到转向梯形机构稳健设计模型中，保证各目标均值和方差的稳健性。如图1中模块③。
Claims (4)
1.汽车转向梯形机构稳健设计方法，以多体系统动力学理论为基础，集成虚拟样机技术、弹性力学、稳健设计等方法，建立了基于多目标优化的汽车转向梯形机构稳健设计方法。
2.按照权利要求1所述的汽车转向梯形机构稳健设计方法，其特征是综合考虑转向机构、悬架系统的动力学特性，以转向过程中转角误差最小、车轮跳动中前轮摆角最小为优化目标，建立汽车转向梯形机构的优化设计模型。
3.按照权利要求1所述的汽车转向梯形机构稳健设计方法，其特征是在稳健设计模型中集成了转向横拉杆的制造误差、转向节的装配误差、转向机构及悬架系统的配合间隙、横拉杆的弹性变形等不确定因素。
4.按照权利要求1所述的汽车转向梯形机构稳健设计方法，其特征是在转向机构的应力校核中，以车轮跳动过程中车轮承受的扭矩以及原地转向阻力矩的较大者作为基准校核力矩。
Priority Applications (1)
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| CN2011100971276A CN102393861A (zh) | 2011-04-19 | 2011-04-19 | 汽车转向梯形机构稳健设计方法 |
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| CN2011100971276A CN102393861A (zh) | 2011-04-19 | 2011-04-19 | 汽车转向梯形机构稳健设计方法 |
Publications (1)
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| CN102393861A true CN102393861A (zh) | 2012-03-28 |
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Family Applications (1)
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| CN2011100971276A Pending CN102393861A (zh) | 2011-04-19 | 2011-04-19 | 汽车转向梯形机构稳健设计方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103942392A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-23 | 天津职业技术师范大学 | 一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法 |
| CN104866639A (zh) * | 2014-02-25 | 2015-08-26 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种获得汽车转向系统阻力的方法及装置 |
| CN105512422A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-20 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 车辆前桥转向梯形底角信息的获取方法和装置 |
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2011
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Application publication date: 20120328 |