ADAMS-32t卡車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)仿真

1、-word資料-32t卡車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)仿真摘要：汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)都是汽車安全必須要重視的兩個(gè)系統(tǒng)。本文利用虛擬樣機(jī)技術(shù)在ADAMS/View軟件環(huán)境下建立了32t卡車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的多體運(yùn)動學(xué)計(jì)算模型,研究影響轉(zhuǎn)向性能的主要設(shè)計(jì)參數(shù)點(diǎn)。并進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)仿真分析研究，優(yōu)化設(shè)計(jì)出了內(nèi)、外側(cè)車輪的偏轉(zhuǎn)角度隨時(shí)間的變化規(guī)律并使其基本滿足理想的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系-阿克曼定理。通過對這個(gè)課題的研究，將轉(zhuǎn)向誤差降低至最低，對提高整車主動安全性、減輕駕駛員負(fù)擔(dān)有很大的實(shí)用

2、價(jià)值。關(guān)鍵詞：虛擬樣機(jī)技術(shù)；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；仿真；優(yōu)化設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)向誤差0引言傳統(tǒng)的汽車設(shè)計(jì)模式是先進(jìn)行汽車零部件的設(shè)計(jì),然后將零部件組裝成物理樣機(jī),再進(jìn)行試驗(yàn)研究。這種設(shè)計(jì)方法由于設(shè)計(jì)周期長,成本高,成功率低,已經(jīng)逐漸被虛擬樣機(jī)技術(shù)所取代。虛擬樣機(jī)技術(shù)是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中,將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)（指在某單一系統(tǒng)中零部件的CAD和FEA技術(shù)）揉合在一起,利用計(jì)算機(jī)建立產(chǎn)品的整體模型,并針對其在使用后的各種工況進(jìn)行仿真分析,預(yù)測產(chǎn)品的整體性能,進(jìn)而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品性能的一種新技術(shù)3。當(dāng)今汽車工業(yè)的發(fā)達(dá)國家對虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究已經(jīng)取得了顯著的成果,所開發(fā)的軟件如ADAMS、DADS、NEWE

3、UL等都為汽車設(shè)計(jì)水平的提高提供了有力的手段。本文借助于多體動力學(xué)軟件ADAMS/View建立了一種32t重卡汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的多體系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)模型,從運(yùn)動學(xué)角度對其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。1轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)仿真分析本文所述的卡車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成（如圖1所示）,如何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，從而在一定程度上改善了整車的轉(zhuǎn)向性能是本文的關(guān)鍵。圖1建立虛擬樣機(jī)模型汽車設(shè)計(jì)中的虛擬樣機(jī)技術(shù)是以多體系統(tǒng)動力學(xué)為理論基礎(chǔ)的，基于多體系統(tǒng)動力學(xué)理論,利用機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件ADAMS/View,按照ADAMS建立模型的要求,建立了該型卡車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的幾何模型，如圖。（1）創(chuàng)建設(shè)計(jì)點(diǎn)圖 -w

4、ord資料-圖22）構(gòu)建模型1.2仿真分析圖 -word資料-卡車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)特性在使用中首先反映在內(nèi)外側(cè)車輪轉(zhuǎn)角的變化趨勢上。為了使得仿真分析結(jié)果客觀真實(shí)和具有可信度,首先要對所構(gòu)建的模型進(jìn)行在實(shí)際操作過程中的動作的測試。生成一個(gè)傳感器檢測內(nèi)角達(dá)到最大轉(zhuǎn)角時(shí)的狀態(tài)，檢測到達(dá)到最大轉(zhuǎn)角40時(shí)，傳感器能否會自動停止仿真。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模型的測試首先測試機(jī)構(gòu)內(nèi)外角的變化曲線：45.030.022.551Omeajinqle_i_2Current20.CHJ15.0Time-1MO(/unent:4116圖4內(nèi)角角度測量圖圖5外角角度測量圖再測量外側(cè)車輪轉(zhuǎn)角偏差，得到外輪轉(zhuǎn)角偏差的曲線圖(如圖5所示)

5、，借助于函數(shù)編輯器提供的基本函數(shù)，編輯外輪轉(zhuǎn)角偏差的函數(shù)表達(dá)式為：abs(ATAN(TAN(abs(.MODEL_1.MEA_ANGLE_1)*PI/180)*3650/(3650+2376*TAN(abs(.MODEL_1.MEA_ANGLE_1)*PI/180)-abs(.MODEL_1.MEA_ANGLE_1_2*pi/180)*180/pi運(yùn)行后：-word資料-1.0O.D5.D10.020.025.010.0MDDEL_1FLfJCTI3IJJEA-,MEA.GLE12圖7外輪轉(zhuǎn)角偏差圖2優(yōu)化設(shè)計(jì)及結(jié)果分析2.1將設(shè)計(jì)點(diǎn)參數(shù)化圖82.1.1靈敏度分析靈敏度報(bào)告如圖圖 -word資料

6、-IrialClr_iSenaitivity1483S310354-.542B71.71461032.5-0.03B9B130.3S3401150.0.001212341S54：212C7.5.023028Ei3_00L12-gS.O0.019S54TrialO1DU_2Sensit;ivity124900729.00-0.0236831.5309769-50-0-02637630-35340S10.00-0.00421341.1370850.500.034101S2.113-5B9L.000.04BB&aTrialQIDV_3Bis口sitivlty11.947S-405.DO0.03243

7、121.2180-427.500.03S42030.2S340-450-000.011G1140.70007-472.50-0-0376665g.0575-495.00-0-060329lEi&lQlSen.sitiviy15.37BS763-00-0.053754c1.3449E韓.GO-0.02327S90.2E240970.00-O.OOSE82L40.53822913.600.01332051.1Z3937.000.0210LZTrialClDV_5Sensitivity1021Q24-333000.00236880-16642-351-50003869130.3S340-370-00

8、-O.OllES4O.EB400-3BS_50-0.01201550.79B00-407.00-O.OlloSBTrialO1DV_GS&iisitivity15_97C51260.0-0.0448782.B3511330.0-0.04113131400.0Q.QQ36SL143.351S1470.00.04S1&65S.SSOO1E40-00.047545-word資料-主表設(shè)計(jì)變量名DV_1設(shè)計(jì)點(diǎn)位置POINT_1X初始位置1150初始位置敏感度0.0012DV2POINT3X010匚-0.0049DV3POINT5X-4500.0115DV4POINT7XS70匚-0.0086DV5PO

9、INT9X-370-0.0113DV_6P0INT_5Y14000.0037確定目標(biāo)函數(shù)約束條件在整個(gè)優(yōu)化模擬設(shè)置中，擬定最大的內(nèi)輪轉(zhuǎn)向角為40，確定每個(gè)不同的設(shè)計(jì)參數(shù)的可能值，通過優(yōu)化車輪的外輪轉(zhuǎn)角偏差來達(dá)到優(yōu)化車輛轉(zhuǎn)向性能的目的。設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)為：OBJ=式中：01是理想外輪轉(zhuǎn)角，完全滿足阿克曼轉(zhuǎn)向關(guān)系02是實(shí)際外輪轉(zhuǎn)角(疋、理想的阿克曼轉(zhuǎn)向關(guān)系為：0二arccotcot0+一1IL丿式中0是內(nèi)輪轉(zhuǎn)角；K為兩主銷中心線延長線到地面交點(diǎn)之間的距離；L為汽車軸距。優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果分析利用ADAMS內(nèi)嵌的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊ADAMS/Insight對轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行200組的結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真試驗(yàn)，得到如下表二結(jié)果。

10、優(yōu)化前后的目標(biāo)函數(shù)的曲線如圖7，其中實(shí)線是優(yōu)化前的曲線，虛線是優(yōu)化后的曲線。Adams/Insight運(yùn)行結(jié)果：Triald41122.74858749-454.532902473-389.991314.56L3D079Trial4511296483396244-712390+122-359.6061J194S130756TrialdE1D79.4B7E2.E21-J48.1B3868.781-361.7071356.232.23295TrialAT1185.2852.948451.995832.086-365.16413B2.97D168103Trial401193S282194-44177

11、9925.019-3G745G1394DO00GS7714Trial羽1070.9836.381483.724893.771-366.39213B5.93圖9表二優(yōu)化設(shè)計(jì)前后的設(shè)計(jì)變量及目標(biāo)函數(shù)值設(shè)計(jì)變量DV_2DV_3DV_4DV_5優(yōu)化前810-450870-370優(yōu)化后821.946-441.779925.019-367.456Saved1:1124-Current:5.703圖10目標(biāo)函數(shù)的曲線對比圖3結(jié)束語本文利用ADAMS軟件建立了32t重卡汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析模型。對它的轉(zhuǎn)向運(yùn)動進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，結(jié)果形象直觀，仿真效果良好，為同類機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了一種方便而且使用的分析方法。不足之處在于：本文得到的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是基于運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上的，而轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度等性能應(yīng)該還有待于進(jìn)一步采用其他方法（比如有限元分析）進(jìn)行分析驗(yàn)證4。參考文獻(xiàn)：李軍，邢俊文.ADAMS實(shí)例教程M.北京: