基于MATLAB的雙橫臂獨(dú)立懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 基于MATLAB的雙橫臂獨(dú)立懸架優(yōu)化設(shè)計(jì) 姓 名 劉昌帆 院 系 交通學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí) 2010級(jí) 學(xué) 號(hào) 20102814038 指導(dǎo)教師 王保衛(wèi) 2014年6月22日 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重

2、聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。 此聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名: 二〇一四年六月一日 畢業(yè)設(shè)計(jì)使用授權(quán)聲明 本人完全了解魯東大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)的規(guī)定。 本人愿意按照學(xué)校要求提交設(shè)計(jì)的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存設(shè)計(jì)的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下

3、，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。 （保密論文在解密后遵守此規(guī)定） 論文作者（簽名）： 二〇一四年六月一日 畢業(yè)設(shè)計(jì)選題報(bào)告 姓名 劉昌帆 性別 男 學(xué)院 交通學(xué)院 年級(jí) 2010 學(xué)號(hào) 20102814038 設(shè)計(jì)題目 基于matlab的雙橫臂獨(dú)立懸架優(yōu)化設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 教師推薦 課題類別 應(yīng)用研究 選做本課題的原因及條件分析： 大學(xué)期間學(xué)習(xí)的《汽車?yán)碚摗贰ⅰ镀嚇?gòu)造》、《汽車設(shè)計(jì)》等專業(yè)課以及對(duì)matlab

4、軟件的應(yīng)用，為這次課題奠定了基礎(chǔ)。 通過(guò)做這個(gè)題目的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠系統(tǒng)運(yùn)用所學(xué)的有關(guān)專業(yè)知識(shí)；并且能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去，尤其是matlab的計(jì)算仿真功能與汽車懸架穩(wěn)定性相結(jié)合處理問題，使我們?cè)诖髮W(xué)期間學(xué)習(xí)的知識(shí)得到了很好的運(yùn)用，提高了自己的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力。 指導(dǎo)教師意見： 雙橫臂獨(dú)立懸架是目前汽車的重要組成部分，對(duì)汽車的舒適性與安全性有重要的影響。該生已經(jīng)學(xué)過(guò)《汽車?yán)碚摗贰ⅰ镀嚇?gòu)造》、《汽車設(shè)計(jì)》等專業(yè)課以及對(duì)matlab軟件的應(yīng)用，為選擇該課題奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)該生在圖書館查閱了大量有關(guān)汽車懸架的資料，加深了對(duì)這方面的知識(shí)。總之，該生具備了完成該設(shè)計(jì)的條件。 同意選

5、擇該選題。 簽名： 2013年12月20日 院(系)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組意見： （公章） 2013年12月 20日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書 學(xué)院 交通學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào) 20102814038 姓名 劉昌帆 現(xiàn)將畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書

6、發(fā)給你。畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書內(nèi)容如下： 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 基于matlab的雙橫臂獨(dú)立懸架優(yōu)化設(shè)計(jì) 二、主要內(nèi)容 分析車輛常見懸架的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上分析雙橫臂獨(dú)立懸架的優(yōu)缺點(diǎn)，建立懸架設(shè)計(jì)的約束函數(shù)，采用matlab進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，得出影響車輪轉(zhuǎn)向和跳動(dòng)的因素。 三、具體要求 1）遵守紀(jì)律，按時(shí)到指定地點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，如有缺勤情況按規(guī)定給予處理； 2）獨(dú)立完成，嚴(yán)禁抄襲，嚴(yán)禁請(qǐng)他人代做，保質(zhì)保量按期完成論文任務(wù)； 3）設(shè)計(jì)應(yīng)中心突出，內(nèi)容充實(shí)，數(shù)據(jù)可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，層次分明，文字流暢，字跡工整； 4）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書以不少于10000字為宜； 5）電子版和紙紙版文件一份（A4紙

7、質(zhì)）； 6）設(shè)計(jì)文件格式完全符合要求。 四、主要參考文獻(xiàn) [1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：人民交通出版社，1994.3. [2] 王望予. 汽車設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.10. [3] 雙橫臂獨(dú)立懸架在車輪轉(zhuǎn)向和跳動(dòng)時(shí)的分析.[D]. 長(zhǎng)沙：1997/4. [4] 張賢明. MATLAB語(yǔ)言及應(yīng)用案例 [M]. 南京：東南大學(xué)出版社，2010.9. [5] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.9. 五、進(jìn)程安排 階段 起 止 日 期 主 要 內(nèi) 容 1 2013年12月22日~2014年2月23日 課題調(diào)研

8、2 2014年2月24日~2014年3月1日 開題 3 2014年3月2日~2014年5月25日 設(shè)計(jì)文件撰寫，修改設(shè)計(jì)初稿 4 2014年5月26日~2014年6月1日 結(jié)題評(píng)閱，修改并打印正稿，答辯準(zhǔn)備 5 2014年6月2日~2014年6月8日 答辯，資料裝袋、歸檔 六、本畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書于2013年12月28日發(fā)出。畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)于2014年5月30日前完成后交指導(dǎo)教師，由指導(dǎo)教師評(píng)閱后提交畢業(yè)設(shè)）答辯委員會(huì)。 七、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書一式兩份，一份給學(xué)生，一份留學(xué)院存檔。 指導(dǎo)教師： 簽發(fā)于2013年12月28日 分管院長(zhǎng)：

9、 簽發(fā)于2013年12月28日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 姓名 劉昌帆 性別 男 學(xué)院 交通學(xué)院 年級(jí) 2010 學(xué)號(hào) 20102814038 題 目 基于matlab的雙橫臂獨(dú)立懸架優(yōu)化設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 教師推薦 課題類別 應(yīng)用研究 選題意義： 懸架及其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車的重要部分，對(duì)汽車的安全行駛有重要的影響。相比較于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)對(duì)汽車安全性與舒適性的影響更大。由于汽車是一個(gè)統(tǒng)一的生態(tài)整體，要想準(zhǔn)確無(wú)誤地描述汽車的運(yùn)動(dòng)，必須要建立精確的數(shù)學(xué)模型，并且借助科學(xué)的計(jì)算方法對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)最后的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行研究分析，并

10、對(duì)其實(shí)用性加以科學(xué)驗(yàn)證。本設(shè)計(jì)主要分析基于matlab條件下對(duì)車輛雙橫臂獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為了綜合全面的分析問題，將有關(guān)空間運(yùn)動(dòng)學(xué)的原理和本課題相結(jié)合，得到最可行的優(yōu)化結(jié)果。 研究主要內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果： 對(duì)常見的雙橫臂懸架的斷開式轉(zhuǎn)向梯形做運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，將matlab的優(yōu)化運(yùn)算運(yùn)用到汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，并通過(guò)計(jì)算找到轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的最佳坐標(biāo)位置，進(jìn)而通過(guò)分析汽車懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的空間運(yùn)動(dòng)方程，降低其與汽車轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)性，找到設(shè)計(jì)汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向梯形的最可行的辦法。通過(guò)設(shè)計(jì)可以預(yù)測(cè)經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向梯形協(xié)調(diào)性明顯提高。 擬采取的研究方法和技術(shù)路線： 本設(shè)計(jì)是

11、運(yùn)用空間機(jī)構(gòu)學(xué)原理，對(duì)常見的雙橫臂懸架的斷開式轉(zhuǎn)向梯形做運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，再由實(shí)際上雙橫臂式獨(dú)立懸架及轉(zhuǎn)向系空間所處布局，建立了以橫拉桿斷開點(diǎn)和梯形臂節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化變量，橫拉桿斷開點(diǎn)和梯形臂節(jié)點(diǎn)空間布置坐標(biāo)可變化范圍為約束條件，將matlab的優(yōu)化運(yùn)算運(yùn)用到汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，并通過(guò)計(jì)算找到轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的最佳坐標(biāo)位置，進(jìn)而通過(guò)分析汽車懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的空間運(yùn)動(dòng)方程，降低其與汽車轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)性，找到設(shè)計(jì)汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向梯形的最可行的辦法。 指導(dǎo)教師意見： 該生在該設(shè)計(jì)研究中主要是通過(guò)采用matlab軟件進(jìn)行模擬分析，包括設(shè)計(jì)算法、建立模型、優(yōu)化仿真、結(jié)果對(duì)比等。該生已經(jīng)學(xué)過(guò)

12、《汽車?yán)碚摗?、《汽車?gòu)造》、《汽車設(shè)計(jì)》等專業(yè)課以及對(duì)matlab軟件的應(yīng)用，為選擇該課題奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)該生在圖書館查閱了大量有關(guān)汽車懸架的資料，加深了對(duì)這方面的知識(shí)?？傊?，該生具備了完成該設(shè)計(jì)的條件。同時(shí)該生在內(nèi)容上的安排比較條理清晰，能夠較完整的闡述整個(gè)研究過(guò)程，在進(jìn)度與計(jì)劃上的安排上比較合理，內(nèi)容較為完整，層次結(jié)構(gòu)安排科學(xué)，主要內(nèi)容突出。同意開題。 簽名： 2014 年2月26日 院（系）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）領(lǐng)導(dǎo)小組意見： （簽章） 2014年2月26日 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)題報(bào)告 姓

13、名 劉昌帆 性別 男 學(xué) 院 交通學(xué)院 年 級(jí) 2010 學(xué)號(hào) 20102814038 題 目 基于matlab的雙橫臂獨(dú)立懸架優(yōu)化設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 教師推薦 課題類別 應(yīng)用研究 本課題完成情況介紹： 本設(shè)計(jì)以汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為研究?jī)?nèi)容，分析雙橫臂式獨(dú)立懸架其轉(zhuǎn)向梯形在選擇不同的位置時(shí)對(duì)汽車前輪跑偏、振動(dòng)的影響，通過(guò)空間運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本原理，畫出各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，以此來(lái)確定轉(zhuǎn)向梯形的位置坐標(biāo)。經(jīng)過(guò)matlab軟件對(duì)汽車轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的位置進(jìn)行優(yōu)化，降低了其與汽車轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)性，找到了設(shè)計(jì)汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向梯形的最可行的辦法，最后得出經(jīng)

14、過(guò)優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向梯形能明顯符合汽車轉(zhuǎn)向的要求。 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 設(shè)計(jì)選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能夠達(dá)到綜合訓(xùn)練目標(biāo)，題目有較高難度，工作量大。選題具有較大的實(shí)踐指導(dǎo)意義。該生查閱文獻(xiàn)資料能力強(qiáng)，能全面收集關(guān)于汽車懸架的資料。本設(shè)計(jì)篇幅完全符合學(xué)院規(guī)定，內(nèi)容完整，層次結(jié)構(gòu)安排科學(xué)，主要觀點(diǎn)突出，邏輯關(guān)系清楚，有一定的個(gè)人見解。 　　內(nèi)容完全相符，設(shè)計(jì)思路非常清晰，計(jì)算過(guò)程非常準(zhǔn)確，語(yǔ)言表達(dá)流暢，格式完全符合規(guī)范要求；參考了豐富的文獻(xiàn)資料，其時(shí)效性較強(qiáng)；沒有抄襲現(xiàn)象，同意結(jié)題。 簽名： 2014年5月28日 院（系）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組意見： （公章）

15、 2014年5月28日 指導(dǎo)教師 評(píng)定成績(jī) 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 學(xué)院： 交通學(xué)院 學(xué)號(hào)：20102814038 姓 名 劉昌帆 總成績(jī)： 題 目 基于matlab的雙橫臂獨(dú)立懸架優(yōu)化設(shè)計(jì) 評(píng) 閱 人 評(píng) 語(yǔ) 評(píng)定成績(jī)： 簽名： 2014年5月31日 答 辯 小 組 評(píng) 語(yǔ) 答辯成績(jī)： 組長(zhǎng)簽名： 2014年6月9日 目 錄

16、 1 緒論 2 1.1 引言 2 1.2 國(guó)內(nèi)外對(duì)懸架設(shè)計(jì)的研究概述 3 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容 3 2 雙橫臂懸架與轉(zhuǎn)向梯形 4 2.1 雙橫臂獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用 4 2.2 雙橫臂獨(dú)立懸架及其轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 5 2.3 本章小結(jié) 8 3 轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)位置模型的建立與優(yōu)化 9 3.1 轉(zhuǎn)向梯形位置模型的建立 9 3.2 轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)模型的優(yōu)化 11 3.3 本章小結(jié) 14 4 總結(jié) 15 參考文獻(xiàn)： 15 附錄……………................

17、.............................................................................................................16 致 謝 21 魯東大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 基于MATLAB的雙橫臂獨(dú)立懸架優(yōu)化設(shè)計(jì) 劉昌帆 （交通學(xué)院 機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè) 2010級(jí)　機(jī)械本1003班　20102814038） 摘要：汽車懸架設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法通常采用平面作圖法，但是對(duì)懸架系統(tǒng)的空間布置有所忽略，優(yōu)化結(jié)果很不理想。本設(shè)計(jì)的方法是運(yùn)用空間機(jī)構(gòu)學(xué)原理，對(duì)雙橫臂懸架的斷開式

18、轉(zhuǎn)向梯形做運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，再由實(shí)際上雙橫臂式獨(dú)立懸架及轉(zhuǎn)向系空間所處布局，建立了以橫拉桿斷開點(diǎn)和梯形臂節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化變量，橫拉桿斷開點(diǎn)和梯形臂節(jié)點(diǎn)空間布置坐標(biāo)可變化范圍為約束條件，將matlab的優(yōu)化運(yùn)算運(yùn)用到汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，進(jìn)而通過(guò)分析汽車懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的空間運(yùn)動(dòng)方程，降低其與汽車轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)性，找到設(shè)計(jì)汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向梯形的最可行的辦法。 關(guān)鍵詞 ：轉(zhuǎn)向梯形;優(yōu)化設(shè)計(jì);MATLAB;運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)性 Optimal Design of Double Wishbone Independent Suspension Based on MATLAB Liu Chan

19、gfan （School of Transportation Automation and machinery manufacturing Jixieben1003 Grade2010，20102814038） Abstract: Automotive suspension design, traditional design methods commonly used plane mapping method, but the layout of the space suspension systems have been neglected, and optimize the

20、results are poor. This design approach is to use the principles of space agencies, double wishbone suspension is disconnected steering trapezoid do kinematic analysis.This car's chassis parameters, body geometry and dynamics as well as the car's handling and other closely related. The resulting chan

21、ges in the body's center of gravity of the load changes cause an increase in the tire, resulting in adverse effects on steering stability. Therefore, the ideal suspension should have a different spring rate and shock absorber damping under different conditions of use, meets the requirements of ride

22、can meet stability requirements manipulation. Reduce automobile steering linkage with the movement of incompatibility, find design automobile wishbone independent suspension steering trapezoid most viable option. Keywords：Steering trapezoid ;Optimization design; MATLAB;Sports incompatibility 魯東大

23、學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1引言 懸架及其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車的重要部分，對(duì)汽車的安全行駛有重要的影響。在世界上，一個(gè)國(guó)家的懸架設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，逐漸代表了該國(guó)汽車水平發(fā)展的高低。而且汽車的發(fā)展改進(jìn)也隨著懸架技術(shù)的提高不斷發(fā)展[1]。目前為止，主動(dòng)懸架及雙橫臂獨(dú)立懸架已經(jīng)成為了大多輕型汽車的配置，特別是轎車的前懸架無(wú)不利外地使用了獨(dú)立懸架。 由于路面的不平，路面對(duì)車輪往往有沖擊性的反力，特別是嚴(yán)重不平路面，這種沖擊反力會(huì)非常的高。這對(duì)汽車的性能有極大的損害，降低乘客乘坐汽車的舒適性與安全性。這個(gè)時(shí)候就需要體現(xiàn)出來(lái)懸架的作用了，提高汽車的舒適性與安全性。獨(dú)立懸架其結(jié)構(gòu)比較特殊，因?yàn)檠b有獨(dú)

24、立懸架的汽車其車輪是獨(dú)立地與地面相接，互不影響，這樣可以極大地消除由于路面不平對(duì)汽車帶來(lái)的振動(dòng)與搖晃，而且在轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺偏的情況下，獨(dú)立懸架也可以消除這種情況的發(fā)生。所以在同一路面和同一車速的情況下，擁有更小的非簧載質(zhì)量，也就減少了懸架所承受到的沖擊載荷。因此在其他條件相同的情況下，獨(dú)立懸架相比于其可以有更高的平均行駛車速。而且斷開時(shí)車橋的存在為獨(dú)立懸架帶來(lái)了更大的便利，這樣的機(jī)構(gòu)明顯降低發(fā)動(dòng)機(jī)總成的位置，并使其位置前移，這樣也降低了汽車的質(zhì)心，汽車行駛穩(wěn)定性得到大幅度提高。同時(shí)這樣可以提高汽車輪胎的運(yùn)動(dòng)空間，對(duì)汽車的安全穩(wěn)定行駛有極大地改善。 由于雙橫臂獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)極其復(fù)雜，特別是

25、復(fù)雜而無(wú)規(guī)律的空間運(yùn)動(dòng)使得傳統(tǒng)的平面作圖法在分析懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)弊端更加明顯，難于進(jìn)行有效的分析與優(yōu)化，這樣很容易使得整個(gè)設(shè)計(jì)工作變得復(fù)雜無(wú)頭緒。由于汽車是一個(gè)統(tǒng)一的生態(tài)整體，要想準(zhǔn)確無(wú)誤地描述汽車的運(yùn)動(dòng)，必須要建立精確的數(shù)學(xué)模型，并且借助科學(xué)的計(jì)算方法對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)最后的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行研究分析，并對(duì)其實(shí)用性加以科學(xué)驗(yàn)證。 本設(shè)計(jì)主要基于MATLAB軟件進(jìn)行優(yōu)化模擬，MATLAB是一種非常通用的數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，運(yùn)用MATLAB優(yōu)化工具箱對(duì)建立起來(lái)的汽車雙橫臂獨(dú)立懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果對(duì)建立起來(lái)的數(shù)學(xué)模型與汽車實(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)證[2]。本設(shè)計(jì)在優(yōu)化過(guò)程中，廣泛參考了

26、國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究資料及其技術(shù)趨勢(shì)，并結(jié)合本課題的優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，給本設(shè)計(jì)一個(gè)總的論述。 1.2 國(guó)內(nèi)外對(duì)懸架設(shè)計(jì)的研究 隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，懸架設(shè)計(jì)也有了很大的發(fā)展。20世紀(jì)30年代以前，人們憑借經(jīng)驗(yàn)就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到懸架對(duì)汽車舒適性的影響。50年代時(shí)期，根據(jù)二自由度方程，發(fā)明了獨(dú)立懸架。自此之后，人們通過(guò)對(duì)輪胎的各種實(shí)驗(yàn)，得出了各種懸架控制策略，并且用振動(dòng)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)。 雙橫臂懸架傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法用平面作圖法，其有很大的缺陷，主要是對(duì)主銷后傾角的空間角度的忽略，設(shè)計(jì)自然很粗糙。而且，這種設(shè)計(jì)很麻煩。90年代后，國(guó)外專家通過(guò)將數(shù)學(xué)建模應(yīng)用到懸架的分析中，取得到

27、很好的效果。1997年，通過(guò)以有限元為根據(jù)，建立了以非線性數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的客車懸架系統(tǒng)。研究表明，建立了簡(jiǎn)單和相對(duì)準(zhǔn)確的非線性數(shù)學(xué)模型橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)，非線性動(dòng)力學(xué)和其乘坐的意義。近十年中，淘汰傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，獲得了理想的設(shè)計(jì)結(jié)果，有效的改善工作效率。 國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)汽車懸架系統(tǒng)的研究也有了很長(zhǎng)的一段時(shí)間，并且也取得了可喜的成績(jī)。在這過(guò)程中，吉林大學(xué)走在了前列。對(duì)于雙橫臂式獨(dú)立懸架的研究，國(guó)內(nèi)學(xué)者主要是集中在線性理論控制中。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)可以自主開發(fā)雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)。但是要看到國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)該學(xué)科的研究還停留在基礎(chǔ)階段，真正核心的知識(shí)還是國(guó)外的技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者除了在線性理論建

28、模中研究外，對(duì)非線性理論的重視也加深起來(lái)了，并且取得了一定的成績(jī)。 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容 本課題主要分析基于matlab條件下對(duì)車輛雙橫臂獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為了綜合全面的分析問題，將有關(guān)空間運(yùn)動(dòng)學(xué)的原理和本課題相結(jié)合，得到最可行的優(yōu)化結(jié)果。 1）分析雙橫臂式獨(dú)立懸架其轉(zhuǎn)向梯形在選擇不同的位置時(shí)對(duì)汽車前輪跑偏、振動(dòng)的影響，通過(guò)空間運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本原理，畫出各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，以此來(lái)確定轉(zhuǎn)向梯形的位置坐標(biāo)。 2）通過(guò)分析與設(shè)計(jì)，將matlab優(yōu)化工具包運(yùn)用到已建立起來(lái)的數(shù)學(xué)模型中，進(jìn)而來(lái)判斷建立起來(lái)的數(shù)學(xué)模型是否具有可行性。 3）通過(guò)對(duì)懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的優(yōu)化分析，找到轉(zhuǎn)向梯形的最佳斷開點(diǎn)的位置

29、坐標(biāo)，最小化車輪繞主銷的擺動(dòng)量，降低轉(zhuǎn)向桿系與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)之間的不協(xié)調(diào)性誤差。 2 雙橫臂懸架與轉(zhuǎn)向梯形 2.1 雙橫臂獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用 雙橫臂獨(dú)立懸架有不同的擺臂長(zhǎng)度，可以相等，也可以不相等。如圖2-1所示，若擺臂長(zhǎng)度相等，則出現(xiàn)汽車上下振蕩的時(shí)候，車輪所在的水平面沒有變化，但是兩個(gè)車輪之間的距離會(huì)改變，車輪會(huì)向側(cè)向移動(dòng)。而如果擺臂長(zhǎng)度不相同，且處在合適的位置，則上述等長(zhǎng)情況下發(fā)生的變化則不會(huì)太大[3]。輪胎變形可以在輪距變化不大的情況下輕松地適應(yīng)，可以允許輪距的改變?cè)谛∮?mm的情況下不會(huì)使車輪出現(xiàn)左右滑動(dòng)。 圖2-1 等臂式雙橫臂獨(dú)立懸架，不等

30、臂式雙橫臂獨(dú)立懸架 不等長(zhǎng)的雙橫臂式獨(dú)立懸架可以在選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)下，在微小變形的情況下，對(duì)汽車的影響微乎其微，這樣就可以減小汽車因?yàn)槁访娴牟黄蕉榷鴰?lái)的上下振蕩。但是雙橫臂式獨(dú)立懸架汽車也有一些缺點(diǎn)，比如懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜，懸架制造成本高，懸架占用空間大等。但是因?yàn)槠湓诎踩耘c舒適性方面有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，因此自上世紀(jì)以來(lái)不等長(zhǎng)的雙橫臂式獨(dú)立懸架便廣泛地應(yīng)用在中小型汽車及微型貨車的前輪上。 2.2 雙橫臂獨(dú)立懸架及轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 如圖2-2所示

31、為典型的不等長(zhǎng)雙橫臂式獨(dú)立懸架的構(gòu)造。 圖2-2 雙橫臂式獨(dú)立懸架前懸架 圖示的轎車屬于常見的無(wú)主銷式汽車，但是它設(shè)計(jì)了一個(gè)圓形狀的結(jié)構(gòu)代替主銷，汽車在發(fā)生轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輪即繞該圓形狀物體連心線偏轉(zhuǎn)。路面對(duì)于車輪有垂直方向的作用力，然后再通過(guò)汽車懸架及其一系列導(dǎo)向機(jī)構(gòu)傳遞到車身上，所以這就需要汽車的懸架要有強(qiáng)大的剛度，能抵御路面對(duì)汽車施加的強(qiáng)大反作用力。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)向器。目前汽車上廣泛使用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。其構(gòu)造比較簡(jiǎn)易，且具有較大的剛度，加工簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，特別適合裝配有雙橫臂式獨(dú)立懸架的輕型汽車使用。 轎車的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，該轉(zhuǎn)向器配備有較長(zhǎng)的橫拉桿，這樣就可

32、以在路面不平引起汽車震蕩的時(shí)候[4]，可以減小因?yàn)槠囌鹗幎鸬臋M拉桿擺角，避免了雙橫臂式獨(dú)立懸架系統(tǒng)與汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)度，而且該類型的車一般都配有減振器，這樣更能減小因?yàn)槁访娌黄揭鸬钠嚨纳舷抡饎?dòng)。如下圖2-3所示。 1—轉(zhuǎn)向橫拉桿2—防塵套 3—球頭座 4—轉(zhuǎn)向齒條5—轉(zhuǎn)向器殼體6—調(diào)整螺塞7—壓緊 彈簧8—鎖緊螺母9—壓塊10—萬(wàn)向節(jié)11—轉(zhuǎn)向齒輪軸12—向心球軸承13—滾針軸承 圖2-3 轎車兩端輸出式齒輪齒條轉(zhuǎn)向器 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是導(dǎo)向裝置的重要組成部分，對(duì)汽車的運(yùn)動(dòng)有重要的影響，因此對(duì)其設(shè)計(jì)有嚴(yán)格的要求： 1）嚴(yán)格控制輪距的變化，保證不能超過(guò)行業(yè)規(guī)

33、定值，否則對(duì)輪胎造成損害。 2）要根據(jù)特定汽車參數(shù)選取標(biāo)準(zhǔn)的汽車前輪定位參數(shù) 3）保證足夠小的車身側(cè)傾角，且車輪與車身傾斜相同。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)汽車的影響主要集中于其對(duì)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的影響，由于汽車在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候要保證其前后軸的軸線要交于一點(diǎn)，特別是汽車如果在轉(zhuǎn)向時(shí)速度很高，這時(shí)汽車的內(nèi)外側(cè)原件所受到的力度不一樣，會(huì)有一個(gè)明顯的傾斜，因?yàn)檫@個(gè)傾斜角度對(duì)汽車的安全穩(wěn)定行駛有重要的影響，所以要設(shè)法減小這個(gè)內(nèi)外側(cè)傾斜度，這時(shí)一般汽車都裝配了橫向穩(wěn)定桿，它能平衡汽車內(nèi)外側(cè)因?yàn)檗D(zhuǎn)向時(shí)所受到的受力不均勻，可以顯著提高汽車的安全性與穩(wěn)定性[5]。一般汽車為了汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向節(jié)與轉(zhuǎn)向輪有相同的角度，大多數(shù)都裝配

34、有轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，我們所要做的就是分析汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，做出其空間運(yùn)動(dòng)的方程與圖像，找到能保持汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性的最佳轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)位置，如下圖2-5所示的為汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的模型。 圖2-4 雙橫臂獨(dú)立懸架的導(dǎo)向結(jié)構(gòu) 圖中為上擺臂擺動(dòng)中心，為下擺臂擺動(dòng)中心，為上擺臂擺動(dòng)軸線 ，為下擺臂擺動(dòng)軸線，G為下擺臂球銷中心，A為上擺臂球銷中心，D為主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)軸線交點(diǎn)，E為車輪中心，F(xiàn)為車輪與地面交點(diǎn)，C為轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心，B為橫拉桿斷開點(diǎn)。 分析轉(zhuǎn)向梯形的空間模型，對(duì)汽車懸架的優(yōu)化有重要影響。不同的懸架有不同的結(jié)構(gòu)與功用。斷開時(shí)轉(zhuǎn)向梯形的橫

35、拉桿是斷開的。無(wú)論是整體式還是斷開式轉(zhuǎn)向梯形，都要確保正確的參數(shù)，選擇正確的轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)位置，降低汽車懸架的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)性[6]。一般獨(dú)立懸架都用斷開時(shí)轉(zhuǎn)向梯形，非獨(dú)立懸架傾向于用整體式轉(zhuǎn)向梯形。斷開時(shí)轉(zhuǎn)向梯形能把汽車兩側(cè)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分開，使這兩個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)能夠彼此獨(dú)立，不互相影響。但是斷開時(shí)轉(zhuǎn)向梯形由于轉(zhuǎn)向桿系球頭增多，所以結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，制造成本也很高，而且在調(diào)整前束也比較困難。如下圖2-6即為斷開時(shí)轉(zhuǎn)向梯形的結(jié)構(gòu)圖。 圖2-5 斷開時(shí)轉(zhuǎn)向梯形 2.3 本章小結(jié) 本章首先對(duì)汽車雙橫臂獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，并分析了汽車前輪獨(dú)立懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)

36、候的要求。然后對(duì)雙橫臂式獨(dú)立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及一些常見的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并對(duì)一些轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說(shuō)明。最后再分析齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，根據(jù)其在轉(zhuǎn)向梯形位置中的不同布局，分析其作用。并對(duì)斷開時(shí)轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行了介紹，分析斷開時(shí)轉(zhuǎn)向梯形在獨(dú)立懸架前懸架中的作用，為下一章以轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的位置坐標(biāo)為優(yōu)化變量建立轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)位置優(yōu)化模型打下了基礎(chǔ)。 3 轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)位置模型的建立和優(yōu)化 3.1 轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)位置模型建立 汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)與車輪定位之間有密不可分的關(guān)系，為了獲得舒適安全的駕駛體驗(yàn)，且減小汽車行

37、駛過(guò)程中對(duì)汽車的磨耗，有必要探討一下汽車行駛過(guò)程中的角度問題，尤其應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注汽車四個(gè)車輪之間的角度問題，找到角度之間最理想的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 眾所周知，汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)由于路面對(duì)汽車的行駛阻力加大，這樣會(huì)加快路面對(duì)輪胎的磨損，危害汽車的行駛安全。轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)就是為了減小這種磨損，它要求汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)能圍繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心行駛，保證所有的車輪維持純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，減少滑動(dòng)摩擦對(duì)汽車輪胎的磨損。顯然汽車要想實(shí)現(xiàn)這樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這對(duì)汽車的結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格的要求，如圖3-1所示，汽車要保證所有車輪在轉(zhuǎn)向時(shí)繞著o點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，o點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)向中心，要想實(shí)現(xiàn)圖中的要求，汽車應(yīng)該滿足阿克曼幾何學(xué)[7]的要求。 1）Ackerm

38、an 理論 汽車在發(fā)生轉(zhuǎn)彎時(shí)，想要保證純滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則要保證每個(gè)車輪都符合自然運(yùn)動(dòng)軌跡，即全部車輪繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心o運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)有下式成立： (3-1) 式中 α—外側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； β—內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； B—汽車兩端主銷軸線和地面交點(diǎn)的距離； L—汽車前后軸距，R—轉(zhuǎn)彎半徑。 圖3-1 理想左右輪轉(zhuǎn)向示意圖 理論上右輪轉(zhuǎn)角可表示為 (3-2)

39、 當(dāng)汽車發(fā)生右輪轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)角關(guān)系為 (3-3) 可得理想的右輪轉(zhuǎn)角，如式所示： (3-4) 2)斷開點(diǎn)位置模型的建立 轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的最佳位置應(yīng)使圖2-5中點(diǎn)C至點(diǎn)B的空間距離在車輪跳動(dòng)過(guò)程中的變化量最小，并在這個(gè)基礎(chǔ)上得到優(yōu)化設(shè)計(jì)變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)[8]。 梯形斷開點(diǎn)坐標(biāo)： (3-5) 約束條件 梯形斷開點(diǎn)要受到汽車的尺

40、寸以及汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位置的要求，因而得到它所需要滿足的條件： ， (3-6) 目標(biāo)函數(shù) 由汽車在不平路面上行駛的時(shí)候，懸架會(huì)有伸縮的彈性變形，以緩解地面的沖擊，這時(shí)以汽車輪胎為參照物的話，會(huì)上下跳動(dòng)，這時(shí)輪胎就會(huì)有個(gè)極限跳動(dòng)量，由—可以得到下擺臂的擺角區(qū)間為，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)存在無(wú)數(shù)個(gè)擺動(dòng)值（i=1,2,3·······），在這個(gè)基礎(chǔ)上確定C點(diǎn)的坐標(biāo)，即

41、 (3-7) 目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為 (3-8) 式中為穩(wěn)定位置時(shí)懸架上C點(diǎn)到B點(diǎn)的空間距離，為下橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)的角度時(shí)候C點(diǎn)到B點(diǎn)的距離。 由以上可以看到，我們所要完成的任務(wù)就是找到轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的最佳位置坐標(biāo)，具體的優(yōu)化程序已附在附件中。 3.2 轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)模型的優(yōu)化 將上述所建立的優(yōu)化模型適用于某小型汽車上，運(yùn)用MATLAB的優(yōu)化工具箱優(yōu)化梯形的斷開點(diǎn)參數(shù)并繪圖比較優(yōu)化前后的轉(zhuǎn)向特性圖，進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化比較，并探討可行性。該汽車的一些有關(guān)懸架的數(shù)據(jù)如下表1所示。 表1 某汽車獨(dú)立懸

42、架配置參數(shù)[9] 前軸載荷（滿/空） 主銷內(nèi)傾角 主銷后傾角 車輪外傾角 前輪距 505/410kg 8.8° 1° 0.5° 1400mm α 前束 260 70 345 215 90 300 17° 8° 3—5° -3.5 645 -300 9 600 -42 -136 600 -286 剛開始可以利用平面作圖的方法把轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的位置坐標(biāo)確定下來(lái)，即 (3-9) 可以找到四種不一樣的擺臂軸線的投影角（其

43、中X-Y可以定為，），因?yàn)橐c平面作圖法相比較，所以有必要使上述四種方法中的上下擺臂在Y-Z方向的平面內(nèi)都有不變的投影長(zhǎng)度和角度，也就是說(shuō)使與在Y與Z方向上的坐標(biāo)不能發(fā)生變化。通過(guò)查找翻閱資料，我們找到某輕型轎車車輪定位角的相關(guān)數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)可如下表2所示。 表2 四種方案比較 方案 /（°） /（°） /（°） /（°） /mm /mm 1 0 0 0 -1.5 3 0 2 0 2.8 5.8 -2.8 17 -5 3 0 2.8 5.8 0 17 6 4 2.8 2.8 8.

44、8 3.8 19 22 方案 /mm /mm /mm /mm /mm 1 250 -260 4.20 9 2 -18 215 -252 5.5 42.2 3 -38 215 -246 5.48 42.4 4 -86 215 -278 5.46 42.6 注意：指的是 的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)誤差；指的是 的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)誤差。 由表2中的四種X,Y,Z的數(shù)值，可以得到表2中四種不同的雙橫臂獨(dú)立懸架汽車運(yùn)動(dòng)的不協(xié)調(diào)誤差值，根據(jù)此協(xié)調(diào)誤差值對(duì)表格中1、2、3、4方案中的轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣便可以得到上述四種方案中的優(yōu)化

45、后的斷開點(diǎn)位置坐標(biāo)，由此可得出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)度誤差。 根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)前后對(duì)比，可以看出早期使用的平面作圖方法分析設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的結(jié)構(gòu)不能滿足汽車懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)精確度的要求，因?yàn)槠浜雎粤丝臻g角度的影響，所以會(huì)和實(shí)際結(jié)果有較大的偏差。所以根據(jù)空間結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可以較好地優(yōu)化梯形斷開點(diǎn)的位置，可以很好地避免因?yàn)楹雎钥臻g角度而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)誤差[10]。 在上述基礎(chǔ)上為了研究X方向的坐標(biāo)對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)的影響，可以改變X方向的坐標(biāo)而維持Y,Z方向上坐標(biāo)不變，然后依次運(yùn)行上述四種方案。將上述的優(yōu)化參數(shù)輸入程序中，運(yùn)用matlab軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，相關(guān)的程序已經(jīng)附在附件

46、中，運(yùn)行程序可以得到圖3-2所示的的數(shù)據(jù)。 運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)誤差（σ）/mm 60 50 40 30 20 10 0 -200 -100 0 100 200 1 2 斷a 斷開點(diǎn)橫坐標(biāo)（）/mm

47、 50 40 30 20 10 0 3 -200 -100 0 100 200 運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)誤差（σ）/mm 4 b 斷開點(diǎn)橫坐標(biāo)（）/mm 圖3-2 關(guān)系曲線 根據(jù)圖示可以看出來(lái)空間角度的存在與否對(duì)的值有很大的影響。這樣也可以看出來(lái)平面作圖法在擺臂軸線存在空間角度的情況下，有很大的不足。尤其當(dāng)取值不恰當(dāng)時(shí)，這時(shí)汽車內(nèi)外輪的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)度會(huì)發(fā)生更大的偏差。只有在空間角度不存在的情況下，轉(zhuǎn)向梯形斷開

48、點(diǎn)在X方向的坐標(biāo)值變化才不會(huì)對(duì)值有很大的影響。這時(shí)為了便于對(duì)優(yōu)化結(jié)果的分析，我們可以分兩種情況來(lái)討論，研究空間角度的存在與否對(duì)運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)性的影響，并將這兩種結(jié)果進(jìn)行對(duì)比?？梢缘玫饺缦聢D3-3所得的結(jié)果： 運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)誤差（σ）/mm -8 -6 -4 -2 0 優(yōu)化前曲線 優(yōu)化后曲線 36 35 34 33 32 31 30 半輪距變化量（ΔL）/mm 圖3-3 轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)優(yōu)化前后運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)性比較 根據(jù)圖形分析可以看出來(lái)，經(jīng)過(guò)matlab的優(yōu)化后，轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的位置

49、相對(duì)于優(yōu)化前對(duì)輪胎跳動(dòng)性的影響發(fā)生了很大的變化，此時(shí)如果輪胎發(fā)生跳動(dòng)將幾乎不能夠使轉(zhuǎn)向橫拉桿發(fā)生很大的變化。由此可以確定，優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)比優(yōu)化前的轉(zhuǎn)向梯形性能有很大的變化，這樣就可以達(dá)到改善汽車運(yùn)動(dòng)，減小汽車輪胎磨損的目的，優(yōu)化效果很明顯[11]。 3.3 本章小結(jié) 本章主要是根據(jù)空間結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，建立雙橫臂式獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的模型，再運(yùn)用matlab工具箱對(duì)建立的模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)優(yōu)化轉(zhuǎn)向梯形的最佳斷開點(diǎn)位置，可以得到最佳斷開點(diǎn)的位置明顯能改變汽車的轉(zhuǎn)向特性。同時(shí)再分析具體實(shí)例，給出優(yōu)化的可行性。 4總結(jié)

50、 汽車的懸架系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)汽車的安全舒適行駛有著最重要的影響。雙橫臂式獨(dú)立懸架由于其特殊的機(jī)構(gòu)，對(duì)對(duì)改善汽車的平順性，降低汽車的振動(dòng)頻率及汽車的安全行駛，起到了重要的作用，越來(lái)越多的適用于轎車和輕型貨車上，因此對(duì)雙橫臂式獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)就有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本設(shè)計(jì)在汽車懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)方面主要有以下可取的地方。 （1）本設(shè)計(jì)并沒有使用早期經(jīng)常使用的平面作圖分析方法，而是根據(jù)雙橫臂式獨(dú)立懸架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)用空間運(yùn)動(dòng)學(xué)分析法，優(yōu)化轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，這種方法能很好的反映轉(zhuǎn)向梯形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。 （

51、2）通過(guò)運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，再通過(guò)模擬曲線，得出經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向梯形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能明顯優(yōu)于優(yōu)化前的，進(jìn)而驗(yàn)證了優(yōu)化的可行性。 （3）本設(shè)計(jì)所建立起來(lái)的研究方法具有可延展性與廣泛性，能通用于目前大多數(shù)轎車的雙橫臂式獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。 ·參考文獻(xiàn)： [1] 劉劍，谷中麗.汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)分析和計(jì)算.車輛與動(dòng)力技術(shù).2002（2）:29-33 [2] 張賢明. MATLAB語(yǔ)言及應(yīng)用案例 [M]. 南京：東南大學(xué)出版社，2010.9. [3] 王望予. 汽車設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.10. [4] 陳家瑞

52、.汽車構(gòu)造[M].北京：人民交通出版社，1994.3 [5] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.9 [6] 陳俊.基于雙橫臂式獨(dú)立懸架對(duì)轎車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.2007.12.01 [7] 卞學(xué)良.汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)位置優(yōu)化[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2000,13（3）：116-119 [8] 王保衛(wèi).汽車轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)位置的優(yōu)化設(shè)計(jì).煙臺(tái)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,22（2）:155-157 [9] 嵇偉.新型汽車懸架與車輪定位.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7:159-160 [10] 馬長(zhǎng)友.汽車雙橫臂式獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)分析

53、和最優(yōu)化設(shè)計(jì)探討.客車技術(shù)與研究.1999,21（1）:9-15 [11] MATLAB與科學(xué)計(jì)算（第二版）北京：清華大學(xué)出版社2012：35-45 附錄 （1）轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)坐標(biāo)主程序： clear h=-10:1:10; G3=[QQ1(-10),QQ1(-9),QQ1(-8),QQ1(-7),QQ1(-6),QQ1(-5),QQ1(-4),QQ1(-3),QQ1(-2),QQ1(-1),QQ1(0),QQ1(1),QQ1(2),QQ1(3),QQ1(4),QQ1(5),

54、QQ1(6),QQ1(7),QQ1(8),QQ1(9),QQ1(10)]; I=[cc(-10),cc(-9),cc(-8),cc(-7),cc(-6),cc(-5),cc(-4),cc(-3),cc(-2),cc(-1),cc(0),cc(1),cc(2),cc(3),cc(4),cc(5),cc(6),cc(7),cc(8),cc(9),cc(10)]; Gn3=[new(-10),new(-9),new(-8),new(-7),new(-6),new(-5),new(-4),new(-3),new(-2),new(-1),new(0),new(1),new(2),new(3),new

55、(4),new(5),new(6),new(7),new(8),new(9),new(10)]; In=[ee(-10),ee(-9),ee(-8),ee(-7),ee(-6),ee(-5),ee(-4),ee(-3),ee(-2),ee(-1),ee(0),ee(1),ee(2),ee(3),ee(4),ee(5),ee(6),ee(7),ee(8),ee(9),ee(10)]; J=[hh(-10),hh(-9),hh(-8),hh(-7),hh(-6),hh(-5),hh(-4),hh(-3),hh(-2),hh(-1),hh(0),hh(1),hh(2),hh(3),hh(4),h

56、h(5),hh(6),hh(7),hh(8),hh(9),hh(10)]; Jn=[hhn(-10),hhn(-9),hhn(-8),hhn(-7),hhn(-6),hhn(-5),hhn(-4),hhn(-3),hhn(-2),hhn(-1),hhn(0),hhn(1),hhn(2),hhn(3),hhn(4),hhn(5),hhn(6),hhn(7),hhn(8),hhn(9),hhn(10)]; subplot(1,2,1),plot(G3,I,'-'),hold on;plot(G3,In,'--'),box off,hold off xlabel('\Delta{z}/mm')

57、 ylabel('\Delta{\tau} /(\circ)') subplot(1,2,2),plot(G3,J,'-'),hold on;plot(G3,Jn,'--'),box off,hold off xlabel('\Delta{z}/mm') ylabel('\Delta{\theta} /(\circ)') white (2)梯形斷開點(diǎn)坐標(biāo)調(diào)用程序： function G3=QQ1(h) u=h*pi/180; q0=cos(u/2); q1=1.*sin(u/2); %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 q2=0.*sin(u/

58、2); %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 q3=0.*sin(u/2); %u相當(dāng)于以前的阿爾法 B0=[-1.5;617;-324.8]; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 O1=[-1.5;257;-281]; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 B=Q1*(B0-O1)+O1; B1=B(1:1,1); B2=B(2:2,1); B3=B(3:3,1); R1=363; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 R2

59、=252; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 R3=220; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 R4=260; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 t=4.31; M=(R3.^2-(R1.^2+R2.^2+R4.^2+2*R1.*R4.*cos(u+6.1588-t)))/(2*R2.*(R1.*cos(u+6.1588)+R4.*cos(t)));%w相當(dāng)于以前的噶瑪，t相當(dāng)于以前的依浦西龍 N=(R1.*sin(u+6.1588)+

60、R4.*sin(t))/(R1.*cos(u+6.1588)+R4.*cos(t)); w=asin((M.*N+sqrt(N.^2-M.^2+1))/(1+N.^2)); c=asin((R1.*sin(u+6.1588)+R2.*sin(w)+R4.*sin(t))/R3); v=c+0.1629; p0=cos(v/2); p1=1.*sin(v/2); %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 p2=0.*sin(v/2); %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 p3

61、=0.*sin(v/2); %v相當(dāng)于以前的貝塔 D0=[6.9;578;-76]; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 O2=[6.9;360.7;-43]; D=Q2*(D0-O2)+O2; D1=D(1:1,1); D2=D(2:2,1); D3=D(3:3,1); a=0.5975; E=(1/(1+a))*B+(a/(1+a))*D; %a相當(dāng)于以前的藍(lán)姆達(dá) E1=E(1:1,1); E2=E(2:2,1); E3=E(3:3,1); v1=asin((D1-B1)/(R

62、2.*cos(0.1798))); %計(jì)算貝塔一 v2=asin((B2-D2)/(R2.*cos(0.1798).*sqrt(1+cos(v1).^2)))-atan(tan(0.1798)/cos(v1));%計(jì)算貝塔二 H=(-0.0665-v2)/pi*180; %前輪外傾角 F=E+[0;95.*cos(v2);95.*sin(v2)]; F1=F(1:1,1); F2=F(2:2,1); F3=F(3:3,1); I=(atan((B1-D1)/(B3-D3))-0.0337)/pi*180; %主銷后

63、傾角 G=F+[0;334.*sin(v2);-334.*cos(v2)]-[1.6000;675.1321; -573.5527]; G1=G(1:1,1); G2=G(2:2,1); %前輪半輪距變化量 G3=G(3:3,1) %輪跳變化量 K=1/2.*B+1/2.*D; K1=K(1:1,1); K2=K(2:2,1); K3=K(3

64、:3,1); J=360.*(atan(-(K1-F1)/(F2-K2)))/pi*1340+1.6908e+003; %前輪前束 L=(atan((B2-D2)/(D3-B3))-0.1555)/pi*180;%主銷內(nèi)傾角 （3）生成圖3-2程序： function ww h=-10:1:10; J=[func(-10),func(-9),func(-8),func(-7),func(-6),func(-5),func(-4),func(-3),func(-2),func(-1),func(0),func(1),func(2),func(3),func(4),func(5

65、),func(6),func(7),func(8),func(9),func(10)]; L=[ff1(-10),ff1(-9),ff1(-8),ff1(-7),ff1(-6),ff1(-5),ff1(-4),ff1(-3),ff1(-2),ff1(-1),ff1(0),ff1(1),ff1(2),ff1(3),ff1(4),ff1(5),ff1(6),ff1(7),ff1(8),ff1(9),ff1(10)]; subplot(1,2,1),plot(h,J,'r*'),axis([-10,10,-5,20]),box off,title('子圖(1)') subplot(1,2,2)

66、,plot(h,L,'g-'),axis([-10,10,-2,2]),title('子圖(2)') （4）生成圖3-3程序： function G3=yhlt(h) u=h*pi/180; q0=cos(u/2); q1=1.*sin(u/2); %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 q2=0.*sin(u/2); %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 q3=0.*sin(u/2); %u相當(dāng)于以前的阿爾法 B0=[-1.62;617.30;-322]; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 O1=[-1.62;257.0;-281.0]; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 B=Q1*(B0-O1)+O1; B1=B(1:1,1); B2=B(2:2,1); B3=B(3:3,1); R1=363; %這幾個(gè)值將來(lái)再進(jìn)行輸入 R2=252;