【正文】 of the size of the steering system, 3D modeling and 2D drawing. In this study, the design of multiaxis steering system is made up of the control mechanism and the transmission. The control mechanism includes the steering wheel, steering shaft, universal joints, gears, etc. and the transmission to six linkage groups realizes the possibility that all the wheels of car acplish pure rolling in the car turning process.The steering system simulation experiments: the results of Watt II sixbar linkage can be achieved as the car39。由于操縱費(fèi)力且不可靠，以致時常發(fā)生車毀人亡的事故。以后隨著重型車輛的生產(chǎn)與載重量的提高出現(xiàn)了雙前橋機(jī)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)更為復(fù)雜，而這其中轉(zhuǎn)向梯形充當(dāng)著舉足輕重的作用。圖11 傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖11是一種機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 　　轉(zhuǎn)向靈敏，最小轉(zhuǎn)彎直徑要小。汽車在轉(zhuǎn)向行駛過程中，全部車輪都必須繞一個瞬時中心點(diǎn)做圓周滾動，而且前內(nèi)輪與前外輪的轉(zhuǎn)角應(yīng)滿足下面關(guān)系式： （11）式中: 表示汽車前外輪轉(zhuǎn)角；表示汽車前內(nèi)輪轉(zhuǎn)角；表示兩主銷中心距；表示汽車軸距；這樣才能保證各車輪在轉(zhuǎn)向時均作純滾動，以避免在汽車轉(zhuǎn)向時輪胎與地面滑動而增大阻力和加快輪胎磨損。這種傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系布置結(jié)構(gòu)及方式具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的特點(diǎn)，但在車輛轉(zhuǎn)向的過程中汽車的動力學(xué)響應(yīng)特性卻受到汽車本身結(jié)構(gòu)布置和外界條件的影響程度較大，汽車的機(jī)動性和操縱穩(wěn)定性都不是很理想。最后，提高了車輛的掛車能力。1985年，日本的Nissan公司在客車上應(yīng)用了世界上第一例實(shí)用的4WS系統(tǒng)，它應(yīng)用在該公司一個車型上的高性能主動控制懸架上。從運(yùn)動學(xué)角度來看，多軸轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要是：機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)，即確定能滿足轉(zhuǎn)向傳動功能要求的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成；機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)，即確定能近似再現(xiàn)式（11）關(guān)系的機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸。第2章 多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動部分結(jié)構(gòu)確定本人在學(xué)機(jī)械原理課程時對平面連桿機(jī)構(gòu)很感興趣，連桿機(jī)構(gòu)具有以下一些傳動優(yōu)點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動副一般均為低副。連桿機(jī)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)生活中使用非常廣泛，傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)就是連桿機(jī)構(gòu)的典型應(yīng)用，如圖21所示，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤施加的轉(zhuǎn)向力矩通過轉(zhuǎn)向軸傳入轉(zhuǎn)向器，經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動傳到轉(zhuǎn)向縱拉桿，再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。WattI型 WattⅡ型 圖23 Watt型六桿機(jī)構(gòu)StephensonI型 StephensonⅡ型 StephensonⅢ型圖24 Stephenson型六桿機(jī)構(gòu) 3第四橋閉鎖轉(zhuǎn)向圖25 四軸轉(zhuǎn)向三種主要模式四軸轉(zhuǎn)向的幾種主要模式如圖25所示。所以評價運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性好壞的目標(biāo)函數(shù)，以及設(shè)計(jì)變量、約束條件就構(gòu)成了機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本問題。對所得結(jié)果進(jìn)行分析，以確定數(shù)學(xué)模型的正確性與工程上的適用性。而連桿機(jī)構(gòu)實(shí)際發(fā)生的函數(shù)稱為“逼近函數(shù)”，顯然機(jī)構(gòu)實(shí)際發(fā)生的函數(shù)與機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)有關(guān)。交互性好，使用方便。開放性好，易于擴(kuò)充。找出桿長關(guān)系式，建立一種函數(shù)逼近法，利用MATLAB優(yōu)化函數(shù)fmincon來求解約束非線性規(guī)劃問題，確定瓦特二型六連桿轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的最佳尺寸，從而實(shí)現(xiàn)多軸轉(zhuǎn)向時所有車輪沿著共同的轉(zhuǎn)向中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。圖210 第一根軸連桿機(jī)構(gòu)相關(guān)尺寸因此，選擇一軸連桿機(jī)構(gòu)的彎桿BCH中的BC段長度和連桿AB的長度以及三副桿AOD的頂角大小作為設(shè)計(jì)變量這是一個三維優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。表22 第二軸桿長優(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)解搖桿長度 =連桿長度 =角度 輸出角平方誤差之和 f* =優(yōu)化結(jié)果分析：第二軸連桿機(jī)構(gòu)的彎桿BCH中的BC段長度和連桿AB的長度， 以及三副桿AOD的頂角大小，在輪1順時針轉(zhuǎn)過角度為～區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)向時，連桿機(jī)構(gòu)中直角桿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。當(dāng)輪1逆時針轉(zhuǎn)過時，BC桿的角度，令此時輪3的轉(zhuǎn)角為，其中 （1）當(dāng)時由阿克曼公式可得：由幾何關(guān)系可得此時桿GH的角度為（2）當(dāng)時由阿克曼公式可得：由幾何關(guān)系可得此時桿GH的角度為圖214兩軸之間傳動部分角度關(guān)系如圖214所示，由幾何關(guān)系可求得直角桿GHJ中GH實(shí)際輸出角，分析如下：由幾何關(guān)系可得： （21） 令O點(diǎn)與B點(diǎn)距離為，由勾股定理可得： （22）在△OAB中由余弦定理可得： （23）令桿OD的角度，由幾何關(guān)系可得： （24）令與D點(diǎn)之間距離為且∠=，在△中由余弦定理可得： （25）令∠=，在△中由余弦定理可得：令桿的角度為，由幾何關(guān)系可得： 令三副桿右腰的角度為，由幾何關(guān)系可得：令點(diǎn)與H點(diǎn)距離為，由勾股定理可得：有幾何關(guān)系可得： 令F點(diǎn)和H點(diǎn)距離為，在△中由余弦定理可得：在△中由余弦定理可得：令∠=，由幾何關(guān)系可得：直角桿GHJ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)正確的傳動以及擁有良好的傳力性能，當(dāng)輪1和輪2轉(zhuǎn)到最大角度時，機(jī)構(gòu)中應(yīng)滿足∠。的求法如下：第二軸和第三軸是對稱的，所以車輪3和車輪5作為外車輪的最大轉(zhuǎn)角為，作為內(nèi)車輪的最大轉(zhuǎn)角為。骨架外面包有柔軟的包皮革，這樣可有良好的手感，而且還可防止手心出汗時握轉(zhuǎn)向盤打滑。潤滑油可從注油嘴注到十字軸軸頸的滾針軸承處。根據(jù)相關(guān)公式和知識可得小齒輪和扇形齒輪的傳動幾何尺寸，如表31所示。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)/機(jī)構(gòu)動力運(yùn)動學(xué)分析，機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)/機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析是按輸入的時間和步數(shù)進(jìn)行仿真分析。本文首先分析多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用瓦特二型六連桿來實(shí)現(xiàn)汽車的多軸轉(zhuǎn)向，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要自定了一些參數(shù)，用解析法來分析連桿，利用MATLAB軟件中解決約束非線性規(guī)劃問題的fmincon函數(shù)來進(jìn)行未知桿長的優(yōu)化。參考文獻(xiàn)[1]（4WS）技術(shù)及其發(fā)展前景[J].機(jī)械與電子，1999，（12）：89[2]楊峰，高翔，王若平，[J] .機(jī)械與電子，2004，（6）：5051[3]毛彩云，吳暮春，[J] .中國學(xué)術(shù)期刊，1995，（7）：1820[4][N] .公路與汽運(yùn)，2006，（1）：58[5] K. 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