交叉变轮距车辆转向机构运动学研究

摘要

常见车辆一般为定轮距结构，而对于农用车辆来说，轮距可调能够扩大作业对象范围，大大提升利用效率。目前，国内可调轮距的车辆一般是人工有级调节的，在无级变轮距技术领域的研究较少;而国外很多农用车辆已应用变轮距技术，如自走式喷药机系列，这些车辆一般自动化程度较高，价格昂贵，且使用和维修比较复杂，因此，在国内推广应用受到极大限制。
　　通过对变轮距技术的相关研究，提出了一种“交叉变轮距”技术，即将传统前后平行式车桥改为交叉布置，通过改变车桥间夹角来间接实现轮距的无级调节。由于车辆转向性能的优劣是评价作业质量高低的一个重要标准，故对交叉变轮距底盘转向机构的运动学研究是十分必要且极具价值的。
　　首先，研究了交叉变轮距底盘转向原理。根据交叉变轮距底盘轮距无级可变的特点，将传统的定参数转向机构改为参数可变的“转向单元”，使转向特性能够随着轮距的改变而变化，从而保证车辆的正常转向。对转向单元进行优化设计，应用机构学相关理论，对转向单元建立平面几何模型，根据阿克曼转向原理推导出交叉变轮距车辆理想转向内外轮转角关系;利用平面几何模型求解出实际内外轮转角关系。建立转向单元的多参数优化目标函数，确定相关约束条件，借助Matlab软件对转向单元进行优化设计。
　　其次，对转向横拉杆的强度和稳定性校核。转向横拉杆是决定转向单元能否正常工作的关键部件，在Ansys中对转向横拉杆进行有限元分析，观察其应力分布及变形情况，确保能够满足强度和稳定性的要求。
　　最后，结合整车结构的设计参数，在Adams中建立虚拟样机模型，对交叉变轮距车辆的转向特性进行运动学研究。通过运动仿真得到实际内外轮转角变化曲线，再对比分析阿克曼理想转角变化曲线，验证建模、仿真及优化设计结果的准确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 变轮距技术国内外研究现状

1．2．2 转向机构国内外研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 本章小结

第2章 交叉变轮距技术及其转向机构

2．1 引言

2．2 传统定轮距车辆转向原理

2．3 交叉变轮距技术及其底盘平面几何模型

2．3．1 交叉变轮距技术

2．3．2 交叉变轮距底盘平面几何模型

2．4 交叉变轮距底盘转向机构

2．4．1 基于阿克曼转向原理的转角关系

2．4．2 经转向单元作用的转角关系

2．5 本章小结

第3章 交叉变轮距车辆转向单元优化设计

3．1 引言

3．2 Matlab优化软件

3．3 转向单元优化设计

3．3．1 确定设计变量

3．3．2 建立优化设计目标函数

3．3．3 确立优化设计约束条件

3．4 编写优化设计程序语言

3．5 转向特性分析

3．6 本章小结

第4章 转向横拉杆强度及稳定性校核

4．1 引言

4．2 转向横拉杆稳定性校核

4．2．1 转向横拉杆临界力计算

4．2．2 转向横拉杆最大压力计算

4．3 转向横拉杆强度校核

4．3．1 有限元分析方法与Ansys简介

4．3．2 定义材料相关参数

4．3．3 建立有限元模型并划分网格

4．3．4 对横拉杆施加载荷

4．3．5 求解及结果分析

4．4 本章小结

第5章 交叉变轮距车辆运动学仿真分析

5．1 虚拟样机技术

5．2 Adams仿真分析软件

5．3 交叉变轮距车辆虚拟样机模型

5．4 交叉变轮距车辆运动学仿真分析

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

硕士学位期间发表的学术论文

致谢