几种典型的汽车转向机构运动学研究

目
摘
录
要 ....................................................................................................................................................I
Methodology of Modernized Automobile Design Training Unit: Thesis Deadline: Oral Defense Date:
Chongqing Automobile College
April 10, 2010 May 24, 2010
II
分 类 号： 论文编 号： 30708020407
密
级： 学 号：
重庆理工大学硕士学位论文
几种典型的汽车转向机构运动学研究
研 指 学 研 培
究
生:
王 金 龙 廖 林 清 教授 车 辆 工 程 现代汽车设计理论与方法 重 庆 汽 车 学 院 2010 年 4 月 1 日 2010 年 5 月 24 日
作者签名： 导师签名：
日期： 日期：
年 年
月wenku.baidu.com月
日 日
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重庆理工大学硕士学位论文
摘
要
汽车转向系统的转向特性对汽车的操纵稳定性，行驶安全性起着重要作用。转 向机构设计直接决定汽车的转向特性，它对汽车驾驶舒适性、轮胎寿命等方面有着 重要影响，因此，转向机构的研究是十分必要且极具价值的。 本文选择了按照转向杆系布置划分的三种典型的汽车转向机构，分别是：整体 式、齿轮齿条拉杆式、对称杆式转向机构。对三种典型转向机构分别建立了平面数 学模型，并在此基础上推导了三类转向机构的左、右转向轮转角关系式。应用汇编 语言 C++Builder 编写程序，分别绘制了三种转向机构的左、右转向轮转角关系曲 线。 发现了汽车转向机构的左、右转向轮转角关系具有对称性。左、右转向轮转角 关系曲线关于直线 对称， 并应用数学方法分别证明了三种转向机构的左、 右 转向轮转角关系式关于 的对称性。 对转向机构进行误差分析，推导了右转向轮转角误差、转向中心误差Ⅰ、转向 中心误差Ⅱ、转向前束误差四类误差的计算公式，在 C++Builder 程序中分别绘制 了三种转向机构的四类误差曲线，并分析改变机构参数对误差曲线的影响。同时， 应用正交设计方法分别分析了三种转向机构中机构参数对转向机构误差影响程度， 得到影响转向机构误差最明显的机构参数。 定义了汽车的实际转向角和实际转弯半径，并结合转向前束角，推导了实际转 向角和实际转弯半径在有预加前束、无预加前束两种情况下的计算公式。 依据阿克曼转向原理，对整体式转向机构分别以右转向轮转角误差、转向中心 误差Ⅰ、转向中心误差Ⅱ、转向前束误差建立了四种优化设计目标函数，进行优化 设计。对优化结果进行分析，并比较在四种优化设计目标函数下的优化效果。
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重庆理工大学硕士学位论文
Keywords:
Steering mechanism; Steering deviation; Orthogonal design; Actual
steering angle; Actual turning radius
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几种典型的汽车转向机构运动学研究
Abstract ............................................................................................................................................. V 第一章 绪论 ...................................................................................................................................... 1
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几种典型的汽车转向机构运动学研究
重庆理工大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的 成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表 或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要贡献的集体和个人，均已在文中以明确方 式标明。 本人承担本声明的法律后果。
Kinematic Research On Several Typical Steering Mechanisms
Postgraduate: Supervisor： Specialty: Research Direction: Wang Jinlong Prof. Liao Linqing Vehicle Engineering The Theory and
导 教 师： 科 专 业： 究 方 向： 养 单 位：
论文完成时间： 论文答辩日期：
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Category Number： Serial Number ： 30708020407
Level of Secrecy： Student Number ：
Master's Dissertation of Chongqing University of Technology
1.1 1.2 1.3 1.4 课题的提出及意义 .............................................................................................................. 1 国内外研究现状 .................................................................................................................. 1 本文编程工具介绍.............................................................................................................. 4 本文主要研究内容.............................................................................................................. 4
作者签名：
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关键词：转向机构，转向误差，正交设计，实际转向角，实际转弯半径
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几种典型的汽车转向机构运动学研究
Abstract
The steering characteristics of automobile steering system have significant influence on the steering stability and driving safety. The steering characteristics of automobile, which is the key factor affecting the driving comfort and the working life of tire, are determined directly by the design of steering mechanism, therefore, the research of steering mechanism is of necessary and valuable. Three typical steering mechanisms, including integral type, rack and pinion pull-rod type and symmetric rod type, which classified according to the layout of steering linkage are chosen in this paper. Three plane mathematical models of the three steering mechanisms are established respectively, based on which the correlate equations of the left and right steering wheels’ steering angle of the three steering mechanisms are deduced. The relation curves of the left and right steering wheels’ steering angle are plot respectively by programming in assembler language C++Builder. The result that the left and right steering wheels’ steering angle of the three steering mechanisms is symmetrical with respect to the line is discovered, which is proved by mathematical technique respectively. The deviation of steering mechanisms is analyzed. The calculation formula of four kinds of deviation including deviation of right steering wheel’s angle, deviation of steering centerⅠ, deviation of steering centerⅡ and deviation of steering toe-in are deduced, and four kinds of deviation curves of the three steering mechanisms are plot in the program of C++Builder. The impact that mechanism parameters of the three steering mechanisms have on the deviation is analyzed by the method of orthogonal design, therefore, the mechanism parameters that have the greatest effect on the steering mechanism are obtained. The actual steering angle and actual turning radius are defined. Combined with the steering toe-in angle, the calculation formula of actual steering angle and actual turning radius are deduced under the occasion that there is pre-toe-in or not. According to the Ackermann steering principle, four kinds of optimization objective functions of the integral steering mechanism are established based on the angular deviation of outside steering tire, steering center deviation Ⅰ、Ⅱ , steering toe-in deviation. The result of optimization is analyzed and the optimized effects under the four kinds of objective functions are compared.