重型车辆多轮转向机构算法的改进与设计开发

摘要

重型汽车应用越来越普遍，其转向机构是及其重要的部分。而设计汽车的转向机构的关键就是使汽车转弯时多组车轮要同时满足转向的条件。本文针对一种重型车辆的新型转向机构——中心臂六连杆转向机构进行设计研究。
　　 为了保证汽车转向时车轴上的内、外轮转角满足汽车转向定律—Ackerman转向定律，要准确的计算出六连杆转向机构的杆长尺寸。本文讨论了连杆机构综合的一些理论知识，建立了六杆机构的目标函数方程组，利用数值计算的方法进行迭代求解。对Newton迭代法及几种演化方法进行了比较，确定了最终需要使用的计算方法。利用MATLAB软件设计了一个面向对象的用户界面来实现人与程序之间的交互界面，把每次重新计算需要输入的参数直观的展示出来，将每一步计算的结果在程序内部通过句柄方式进行传递调用，最终求出满足实际要求的机构关键尺寸值。
　　 其次，利用由GUI计算界面设计出来的连杆尺寸值，需要建立连杆机构的零件模型及工程图，并把零件模型装配起来。由于多轮汽车的转向机构在轴距不同时杆机构的尺寸略有差异，而形状基本相似，本文以Solidworks为平台，利用Visual Basic作为开发工具，对研究此类零件的计算机辅助设计系统的开发方法进行了研究，设计了一个关于六连杆转向机构的参数化设计系统，包括文件浏览、六连杆转向机构参数化设计系统、标准零件数据库、自动装配和在线帮助模块。此系统的设计，可以使得设计人员的工作效率大大提高。
　　 最后，利用Solidworks中的COSMOSMotion功能插件对设计并装配的六连杆转向机构进行运动分析，检验在实际运动中所设计的转向机构是否满足车辆转向条件。同时，也验证了前边利用MATLAB GUI的设计的实际应用性能。