鄧深宇　梁毅　吳思進(jìn)　余成功　甘銘

摘??要：針對(duì)FSC方程式賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，采用MATLAB編程通過非線性最小二乘法進(jìn)行求解分析。結(jié)果表明：優(yōu)化后的方案能夠減小實(shí)際轉(zhuǎn)向的特性曲線與理論轉(zhuǎn)向特性曲線之間的誤差，同時(shí)保證合理的桿件傳動(dòng)角;利用MATLAB編程控制斷開點(diǎn)在Z軸方向上移動(dòng)同樣能夠有效的解決輪跳轉(zhuǎn)向問題，且能有效的避免干涉。

關(guān)鍵詞：FSC;轉(zhuǎn)向梯形;參數(shù)設(shè)計(jì);MATLAB

研究背景

2004年，王望予全面地論述了汽車設(shè)計(jì)的原理和計(jì)算方式，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有重要參考價(jià)值[1]。2007年，姚明龍等深入研討分析發(fā)現(xiàn)用普通方法計(jì)算會(huì)導(dǎo)致效率偏低且容易局限在部分的最優(yōu)解中。結(jié)合輪式汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的計(jì)算，并與普通方法進(jìn)行比較，證明該方法不僅提高了計(jì)算效率，而且加大了尋找全局最優(yōu)解的可能性。[2]

1梯形參數(shù)設(shè)計(jì)

車輛在轉(zhuǎn)彎過程中為了減少地面對(duì)車輛行駛的附加阻力同時(shí)減少車胎磨損耗，應(yīng)該使轉(zhuǎn)向輪的中心線延長線與后軸延長線交匯于一點(diǎn)，該點(diǎn)為轉(zhuǎn)彎的瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心。為達(dá)到上述條件，轉(zhuǎn)向車輪的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向角度應(yīng)滿足：

依據(jù)上述方案通過MATLAB軟件進(jìn)行編程，運(yùn)用非線性最小二乘法對(duì)轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化分析，輸出梯形底角與梯形臂長，繪制內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線：

3斷開點(diǎn)的確定

斷開點(diǎn)的位置與獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，因?yàn)檗D(zhuǎn)向節(jié)臂安裝點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的瞬心與斷開點(diǎn)的位置是相同的，根據(jù)前懸架的位置參數(shù)依據(jù)三心定理進(jìn)行作圖，從而對(duì)斷開點(diǎn)位置進(jìn)行確定，但是放到總布置中出現(xiàn)了干涉。使用MATLAB軟件編程，固定X-Y坐標(biāo)，約束斷開點(diǎn)取值范圍，對(duì)斷開點(diǎn)Z坐標(biāo)進(jìn)行求解，計(jì)算輪跳轉(zhuǎn)向并繪圖可得出輪跳轉(zhuǎn)向曲線。

4?結(jié)論

經(jīng)過MATLAB編程計(jì)算優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向梯形有效的減小了實(shí)際轉(zhuǎn)向的特性曲線與理論轉(zhuǎn)向特性曲線之間的相對(duì)誤差，其中著重注意的常用轉(zhuǎn)向角部分（0°-10°）優(yōu)化效果尤為顯著，相對(duì)誤差得到了有效的控制;輪跳轉(zhuǎn)向方面，優(yōu)化前范圍為0.28°，經(jīng)過優(yōu)化后范圍減少了85%僅有0.04°;使用MATLAB對(duì)轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行編程計(jì)算優(yōu)化后各方面參數(shù)良好。

參考文獻(xiàn)

[1]??王望予.汽車設(shè)計(jì)（第4版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：287.

[3]??姚明龍，王福林.車輛轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化設(shè)計(jì)及其求解方法的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2007（5）：24-26.

基金項(xiàng)目：本文系桂林航天工業(yè)學(xué)院2018年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：鄧深宇（2000.01-），男，漢，廣西柳州人，桂林航天工業(yè)學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院在讀本科生，主要研究方向：車輛工程。