多轴重型车辆油气悬架导向机构多目标优化

摘要

多轴重型车辆在国家经济建设中扮演着重要角色，在交通运输领域有着广泛应用，如何提高其操纵稳定性具有重要研究价值。悬架导向机构在车轮两侧的安装位置点对于车辆操纵稳定性具有重要影响，并且对车辆的影响是多方面的，包括转向传动系统和车轮定位参数等。以往的研究多是对某一单一目标进行优化，且只针对单侧车轮导向机构安装位置进行优化，建立的运动干涉模型也多为平面模型，但这些简化分析方法均会导致优化结果的不准确。鉴于以上研究的不足，本文针对车轮两侧导向机构的安装位置点，建立了同时考虑转向系统空间运动干涉和车轮定位参数运动偏离的多目标优化设计模型，使得对导向机构的优化结果更准确更符合设计实际。
　　本文的研究对象是某多轴重型载重车辆。本文首先分析了悬架导向杆系对车辆转向传动系统的影响，建立了一个针对转向节臂球销中心处空间干涉分析的数学模型，将优化目标函数化后，在MATLAB中进行分析求解。然后，根据实车数据，建立整车一轴底盘多体动力学模型，对车轮定位参数进行分析后，利用响应面法，在ADAMS/Insight和ADAMS/View中进行联合仿真，获得单目标优化和分析结果。最后将以上两个单目标模型的函数化结果经归一化处理后，建立同时考虑转向传动系统运动干涉和车轮定位参数运动偏离的多目标优化函数，考虑各个变量的灵敏度后对变量合理离散化，然后运用MATLAB计算工具，求得最终的多目标优化结果，进而获得了经过优化后的导向杆系安装位置点。
　　在转向系统运动干涉模型中进行单目标优化，优化后的运动干涉量从13.9876mm减少到了10.5281mm，较优化前降低了24.73％，较好地改善了转向系统的操纵稳定性。在车轮定位参数运动偏离的单目标优化模型中，优化后的安装位置点较好的改善了运动过程中车轮定位参数偏离其初始均值的波动幅度，即降低了其标准偏差值，提高了车轮的行驶工况。在多目标优化模型中，优化后的多目标结果值较优化前降低了29.52％，其中干涉模型干涉量降低了11.2％，车轮定位模型标准偏差值降低了47.79％。较单目标优化而言，多目标优化获得的是一个综合了多因素的优化结果。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容及章节安排

1.4 本章小结

第二章 转向机构全轮运动干涉模型的建立和优化

2.1 某多轴重型车辆底盘结构介绍

2.2 在整车坐标系下获得一轴底盘坐标参数

2.3 悬架系统导向机构对转向传动系统的影响

2.4 转向传动机构全轮运动干涉模型的建立

2.5 干涉模型的灵敏度分析与优化求解

2.6 本章小结

第三章 整车一轴底盘多体动力学建模

3.1 虚拟样机技术及其在汽车设计上的应用

3.2 整车一轴底盘多体动力学模型的建立

3.3 虚拟样机模型的测试验证

3.4 本章小结

第四章 导向杆系优化车轮定位参数分析

4.1 车轮定位参数介绍与分析

4.2 优化变量及优化目标

4.3 响应面法介绍

4.4 响应面法实验设计与仿真

4.5 灵敏度分析及模型优化

4.6 优化前后结果对比

4.7 本章小结

第五章 油气悬架导向机构多目标优化

5.1 目标函数的归一化

5.2 多目标优化函数的建立

5.3 多目标优化函数的求解

5.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢