【正文】 。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明瓦特二型六連桿組能實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)全輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。 本文是在理想的狀態(tài)下進(jìn)行桿長(zhǎng)優(yōu)化的，在實(shí)際工程中，影響車輛多輪轉(zhuǎn)向精度的因素有很多，應(yīng)該考慮到輪胎轉(zhuǎn)向摩擦力、連接桿件的變形等，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。2012年5月22日附錄清單編號(hào)附 件 內(nèi) 容頁(yè)數(shù)1任務(wù)書(shū)22文獻(xiàn)綜述73開(kāi)題報(bào)告84外文翻譯175二維圖紙246三維圖片77MATLAB程序188仿真視頻1個(gè)9畢業(yè)論文39。在此向老師致以誠(chéng)摯的謝意。在論文即將結(jié)束之際，有太多的感想和我要特別感謝的人。在三維建模時(shí)各尺寸一定要精確，減少不必要的誤差。再根據(jù)瓦特二型六連桿轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，進(jìn)行了轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。Pro/E三維模型如下：圖43Pro/E三維模型第5章 總結(jié)和展望對(duì)于傳統(tǒng)汽車的二輪轉(zhuǎn)向梯形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，前人從不同側(cè)面、采用不同的方法早有論述，而對(duì)于多輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，則開(kāi)展研究得較晚，設(shè)計(jì)方法尚不成熟。多種形式輸出，Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果可以以多種格式進(jìn)行輸出，這些形式主要有MPEG、GIF等。關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析，當(dāng)使用者只需要了解某一關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，可以選擇分析工具條中的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析圖標(biāo)，并輸入步長(zhǎng)和步數(shù)進(jìn)行分析。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。Pro/E軟件主要包含以下幾個(gè)特性：參數(shù)化設(shè)計(jì)，Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性問(wèn)題。由于大齒輪實(shí)際工作區(qū)域僅有，為了使結(jié)構(gòu)更合理，故將大齒輪做成角度為的扇形齒輪。由幾何關(guān)系可得：B點(diǎn)坐標(biāo)為： 令O點(diǎn)與D點(diǎn)之間距離為，有勾股定理可得：在△OAB中，由余弦定理可得：再由幾何關(guān)系可得：汽車直線行駛時(shí)方向盤順時(shí)針（或者逆時(shí)針）轉(zhuǎn)過(guò)(兩圈)時(shí)，此過(guò)程中第一根軸連桿中三副桿的最大擺角為：將已知量代入以上各式可得：所以方向盤轉(zhuǎn)通過(guò)轉(zhuǎn)向軸和萬(wàn)向聯(lián)軸器帶動(dòng)小齒輪1轉(zhuǎn)向，再通過(guò)齒輪嚙合帶動(dòng)扇形齒輪2轉(zhuǎn)過(guò)。 十字軸式萬(wàn)向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，所以十字軸式萬(wàn)向節(jié)為汽車上廣泛使用。這樣當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸既可隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，又可繞十字軸中心在任意方向擺動(dòng)。圖31方向盤轉(zhuǎn)向上軸（如圖32所示）主要起傳遞扭矩的作用，將人作用在方向盤上的扭矩傳遞給萬(wàn)向節(jié)。轉(zhuǎn)向盤由輪緣，輪輻和輪轂組成，如圖31所示。令直角桿BCJ中BC部分的初始角為，由幾何關(guān)系可得：令直角桿GHI中GH部分的初始角為，由幾何關(guān)系可得：桿BC最大轉(zhuǎn)角度數(shù)為當(dāng)輪3逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，BC桿角度，令此時(shí)輪5的轉(zhuǎn)角為,其中 （1）當(dāng)時(shí)由阿克曼原理可得：解得：（2）當(dāng)時(shí)由阿克曼原理可得：解得：綜上：當(dāng)輪3逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)桿GH的期望輸出角為如圖215所示，由幾何關(guān)系可求得直角桿GHI中GH實(shí)際輸出角，分析如下：令O點(diǎn)與C點(diǎn)之間的距離為由幾何關(guān)系可得： 令O點(diǎn)和B點(diǎn)之間距離為，在中由余弦定理可得： 在中由余弦定理可得： 由幾何關(guān)系可得： 有已知條件可得O點(diǎn)與點(diǎn)之間距離令點(diǎn)與D點(diǎn)距離為和,在中由余弦定理可得： 令,在中由余弦定理可得：由幾何關(guān)系可得： 令F點(diǎn)與H點(diǎn)之間距離為，在中由余弦定理可得： 令，在中由余弦定理可得：由幾何關(guān)系可得：直角桿GHI中GH實(shí)際輸出角：3 確定約束條件為了使機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)正確的傳動(dòng)以及擁有良好的傳動(dòng)性能，當(dāng)輪3和輪5轉(zhuǎn)過(guò)最大角度時(shí)，機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足∠在△中由余弦定理可得：所以可得約束方程：約束方程中和求法如下：當(dāng)輪3作為外車輪轉(zhuǎn)到最大角度時(shí)(即順時(shí)針轉(zhuǎn)到最大角度)，直角桿BCJ中BC的角度為：當(dāng)輪3作為內(nèi)車輪轉(zhuǎn)到最大角度時(shí)(即逆時(shí)針轉(zhuǎn)到最大角度)，直角桿BCI中BC的角度為：分別將和替換下式中，即可得到和4 MATLAB優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化結(jié)果如表24所示。因此，選擇連桿OD長(zhǎng)度，連桿DE長(zhǎng)度，連桿OE長(zhǎng)度，連桿OD與二軸中三副桿的右腰的夾角大小以及連桿OE與三軸中三副桿的左腰的夾角大小作為設(shè)計(jì)變量。在△中由余弦定理可得：所以可得約束方程：約束方程中和求法如下：當(dāng)車輪1作為外車輪轉(zhuǎn)到最大角度時(shí)(即順時(shí)針轉(zhuǎn)到最大角度)，直角桿BCI中BC的角度為當(dāng)車輪1作為內(nèi)車輪轉(zhuǎn)到最大角度時(shí)(即逆時(shí)針轉(zhuǎn)到最大角度)，直角桿BCI中BC的角度為分別將和替換（21）式中，再由（22）（23）（24）（25）即可得到和。的求法如下：第一根軸外車輪和內(nèi)車輪最大轉(zhuǎn)角分別為。由于整體結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，第一二兩根軸和第三四兩根軸是對(duì)稱的，所以第三根軸連桿結(jié)構(gòu)和尺寸與第一根軸連桿的結(jié)構(gòu)和尺寸是一樣的，第四根軸連桿結(jié)構(gòu)和尺寸與第二根軸連桿結(jié)構(gòu)和尺寸是一樣的。表21 第一軸桿長(zhǎng)優(yōu)化結(jié)果連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)函數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)最優(yōu)解搖桿長(zhǎng)度 =連桿長(zhǎng)度 =角度 輸出角平方誤差之和 f* =優(yōu)化結(jié)果分析：一軸連桿機(jī)構(gòu)的直角桿BCH中的BC段長(zhǎng)度，和連桿AB的長(zhǎng)度， 以及三副桿AOD的頂角大小，在輪1順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)角度為～區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)向時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)的直角桿EFG中的EF段實(shí)際輸出角與期望輸出角函數(shù)的平方偏差之和是。2 建立目標(biāo)函數(shù) 取機(jī)構(gòu)輸出角平方偏差最小為設(shè)計(jì)目標(biāo) 式中，是直角桿EFG中EF的期望輸出角度，是其實(shí)際輸出角度。b為兩側(cè)主銷中心距，S為一軸中三副桿主銷與對(duì)稱線的距離，為一軸兩側(cè)主銷與對(duì)稱線的距離，為二軸兩側(cè)主銷與對(duì)稱線的距離，為二軸中三副桿主銷與對(duì)稱線的距離，為彎桿的角度，為一軸中三副桿腰長(zhǎng)，為二軸中三副桿腰長(zhǎng)圖28 前兩軸連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖28所示根據(jù)一般大卡車的尺寸以及一些角度關(guān)系，本人自定了以下尺寸：其中是汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)第二根軸外車輪的最大轉(zhuǎn)角。連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般是根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)建立目標(biāo)函數(shù)。 瓦特二型六連桿組優(yōu)化用作圖法設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，具有設(shè)計(jì)過(guò)程清晰，運(yùn)動(dòng)關(guān)系具體等特點(diǎn)，但由于作圖誤差是不可避免的，導(dǎo)致使設(shè)計(jì)精度較差。除內(nèi)部函數(shù)外，MATLAB的其他文件都是公開(kāi)的、可讀可改的源文件，體現(xiàn)了MATLAB的開(kāi)放性特點(diǎn)。MATLAB工具箱(函數(shù)庫(kù))可分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。在MATLAB的命令窗口中，輸入一條命令，立即就能看到該命令的執(zhí)行結(jié)果，體現(xiàn)了良好的交互性。在新的版本中也加入了對(duì)C、FORTRAN、C++、JAVA的支持，可以直接調(diào)用，用戶也可以將自己編寫(xiě)的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛(ài)好者都編寫(xiě)了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。函數(shù)與之間的誤差，稱為結(jié)構(gòu)誤差，以表示：在后文MATALAB約束非線性規(guī)劃中將結(jié)構(gòu)誤差的平方作為建立目標(biāo)函數(shù)的依據(jù)。精確點(diǎn)處的函數(shù)值用表示，而相應(yīng)的輸出桿位置的幅角則為，其中n是精確點(diǎn)的個(gè)數(shù)。如有問(wèn)題，則應(yīng)重新進(jìn)行(1)、(2)步。這類問(wèn)題主要是再現(xiàn)給定函數(shù)、給定軌跡以及再現(xiàn)給定連桿位置問(wèn)題。最優(yōu)化綜合法的實(shí)質(zhì)是將機(jī)構(gòu)綜合這一相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題作為非線性的數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題加以處理，使得機(jī)構(gòu)在滿足預(yù)定的約束條件下，獲得最佳機(jī)構(gòu)參數(shù)或最佳性能的一種機(jī)構(gòu)近似綜合法。由于左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎情況完全相同，所以此結(jié)構(gòu)具有左右對(duì)稱性，為了減少桿長(zhǎng)優(yōu)化工作量，故將前面兩軸與后面兩軸關(guān)于中心線（旋轉(zhuǎn)中心所在的線）對(duì)稱。在相同的極限轉(zhuǎn)角的情況下，全輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)彎半徑相比其他兩種更小，既提高了轉(zhuǎn)向的低速機(jī)動(dòng)性，又增加了高速的穩(wěn)定性,減小了過(guò)多不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，降低駕駛員負(fù)擔(dān)，具有更好的轉(zhuǎn)向特性。一種是具有相對(duì)的三副桿的六桿轉(zhuǎn)向副運(yùn)動(dòng)鏈，稱為Stephenson鏈，如圖22所示。圖21典型汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu) 用矢量來(lái)表示桿件，則鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)只有一個(gè)封閉的矢量環(huán)，這種只有一個(gè)環(huán)的機(jī)構(gòu)稱為“單環(huán)機(jī)構(gòu)”。任何機(jī)構(gòu)都有不足之處，連桿機(jī)構(gòu)也不例外： 當(dāng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜時(shí)累計(jì)誤差較大，影響其傳動(dòng)精度。其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤(rùn)滑好磨損小，加工制造容易。利用AutoCAD軟件完成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的二維圖繪制和利用pro/E軟件建立三維模型。瓦特二型六連桿組尺度的優(yōu)化是約束非線性規(guī)劃問(wèn)題，本文解決約束非線性規(guī)劃問(wèn)題是基于MATLAB軟件中fmincon函數(shù)。這些系統(tǒng)的主要區(qū)別在于驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向的控制策略不同。這種懸架采用一個(gè)電子控制的液壓系統(tǒng)來(lái)主動(dòng)控制后車輪的轉(zhuǎn)向角度，因而比較明顯的改善了車輛在中高速范圍內(nèi)的操縱性和穩(wěn)定性。由于軍用車輛和工程車輛行駛的路況比較惡劣，而且對(duì)車輛的機(jī)動(dòng)性要求也比較高，所以很早以前人們就在這些車輛上使用一種四輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來(lái)改善其低速時(shí)的機(jī)動(dòng)性能。通過(guò)轉(zhuǎn)向后軸對(duì)掛車的轉(zhuǎn)向牽引，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)極大地提高了車輛掛車行駛的操縱性穩(wěn)定性及安全性。四輪