【正文】 一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。數(shù)學(xué)模型的建立，首先對機構(gòu)做出全面分析后才能取定其設(shè)計變量、目標(biāo)函數(shù)及其約束條件，進(jìn)而構(gòu)成機構(gòu)最優(yōu)化綜合的數(shù)學(xué)模型。六桿機構(gòu)是最簡單的多環(huán)機構(gòu)。 分析現(xiàn)有的汽車前轉(zhuǎn)向采用的四連桿轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)原理，確定四軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案以及利用MATLAB軟件完成相關(guān)尺寸的優(yōu)化，主要包括轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。幾十年前，人們就設(shè)想采用前后輪同時轉(zhuǎn)向的辦法來減小汽車轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)彎半徑。隨著大噸位重型車輛的不斷出現(xiàn)，汽車所需要的承載軸數(shù)也在增多。這里轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂都屬于轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。即使是一個健壯的駕駛員，要控制轉(zhuǎn)向仍然是很勞累的事情，因此，汽車常常沖出路邊。分別采用MATLAB、Pro/E和AutoCAD等軟件完成了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的尺寸優(yōu)化、三維建模和二維圖紙繪制。 nonlinear inequality constraints。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指完全靠駕駛員手力操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，而動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指借助動力來操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 　　轉(zhuǎn)向輪傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。多軸轉(zhuǎn)向技術(shù)極大地提高了大型皮卡和卡車的操縱性及舒適性。1987年，Nissan公司又推出了HICAS的二代產(chǎn)品，進(jìn)一步提高了它的性能。在連桿機構(gòu)，在原動件的運動規(guī)律不變的下，可用改變各桿件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。本文將采用瓦特二型六連桿組來實現(xiàn)四軸轉(zhuǎn)向全輪轉(zhuǎn)向這種模式，結(jié)構(gòu)簡圖如圖26所示。機構(gòu)函數(shù)綜合要求輸出構(gòu)件相對輸入構(gòu)件滿足給定的函數(shù)關(guān)系，而能夠?qū)崿F(xiàn)這種要求的機構(gòu)就稱為函數(shù)發(fā)生機構(gòu)。強大的繪圖能力，便于數(shù)據(jù)可視化。如要求它的輸入函數(shù)與預(yù)定運動函數(shù)在給定運動范圍內(nèi)的誤差最小，同時兼顧動力學(xué)方面的一些特性。 1 確定設(shè)計變量如圖213所示，本節(jié)將確定第一軸與第二軸之間傳動部分的桿長以及相關(guān)的角度。表24第二軸和第三軸之間傳動部分桿長優(yōu)化連桿機構(gòu)實現(xiàn)函數(shù)優(yōu)化設(shè)計最優(yōu)解桿1長度 桿2長度 桿3長度 角3大小 角4大小 輸出角平方誤差之和 f* =優(yōu)化結(jié)果分析：第二軸與第三軸之間傳動部分中連桿OD長度，連桿DE長度，連桿OE長度，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，桿BC從初始角度開始在～區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)向時，連桿機構(gòu)的直角桿GHI中的GH段實際輸出角與期望輸出角函數(shù)的平方偏差之和是。圖32 轉(zhuǎn)向上軸為了將方向盤的轉(zhuǎn)動傳遞給第一根軸連桿機構(gòu)中的三副桿，本文將轉(zhuǎn)向下軸設(shè)計為一齒輪軸，如圖33所示。 Pro/E軟件建模和運動仿真Pro/E基本建模過程可歸納為四個高級步驟：* j2 F0 r f4 S1 w4 F準(zhǔn)備零件模型設(shè)計；創(chuàng)建新零件模型；通過裝配零件模型創(chuàng)建新組建；創(chuàng)建新零件模型的繪圖。最后進(jìn)行了多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機構(gòu)的三維建模，仿真以及二維圖的繪制。在此，我還要感謝和我一起度過實驗生活的各位同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個個困難和疑惑，直至本文的順利完成。多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是衡量現(xiàn)代大型重載汽車發(fā)展水平的關(guān)鍵技術(shù)之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接決定了多軸汽車低速行駛的機動靈活性和高速運行的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性?；谔卣鹘＃琍ro/E是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔間裝有滾針軸承，滾針軸承外圈靠卡環(huán)軸向定位。這是一個五維優(yōu)化設(shè)計問題。 如圖212所示，由于第二軸連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與第一軸連桿機構(gòu)相同，所以分析過程與上一節(jié)相同，只需將程序中改成，圖212第二根軸相關(guān)尺寸改成，改成， 改為 ，運行程序即可得出第二根軸連桿機構(gòu)的直角桿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。解析法設(shè)計具有精度較高的特點，但是設(shè)計過程復(fù)雜。其特點概括有以下幾點：語言簡潔，編程效率高。另一類則是按動力學(xué)要求建立數(shù)學(xué)模型。Watt型 Stephenson型 圖22 六桿鏈的類型取上述兩類運動鏈的不同桿件作為固定桿(機架)，可以得到五種不同型式的六桿機構(gòu)。完成四軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三維仿真。這種機構(gòu)在汽車低速轉(zhuǎn)向時讓后輪與前輪反向轉(zhuǎn)向來獲得較小的轉(zhuǎn)彎半徑。因此，多軸轉(zhuǎn)向成為衡量現(xiàn)代大型重載汽車發(fā)展水平的關(guān)鍵技術(shù)之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接決定了多軸汽車低速行駛的機動靈活性和高速運行的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性。 　　在行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不能產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。其中的很大一部分突破就是轉(zhuǎn)向梯形的使用。關(guān)鍵詞：多軸轉(zhuǎn)向；非線性不等式約束；操縱機構(gòu)；傳動機構(gòu)；六連桿組AbstractThe multiaxis steering system is to improve the mobility of heavy vehicles and reduce the turning radius. Traditional automotive steering which is a fourbar linkage steering trapezoid body has the feature of simple structure and lowcost, but in the process of vehicle steering ,the car39。s dynamic response characteristics is affected by the structural arrangement of the car itself and the external conditions on a large extend ,and the car39。實現(xiàn)的轉(zhuǎn)向的輕便性與準(zhǔn)確性。 　　轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置產(chǎn)生的運動不協(xié)調(diào)，應(yīng)使車輪產(chǎn)生的擺動最小?，F(xiàn)有的汽車前轉(zhuǎn)向采用的都是四連桿轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)。然而，4WS技術(shù)在客車上的應(yīng)用卻晚很多，直到近幾年人們對車輛動力學(xué)的研究與分析日益深化，這項技術(shù)才逐漸在客車上得到廣泛的應(yīng)用。 利用Pro/E軟件完成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三維仿真。其中Watt型有兩種，即WattI型和WattⅡ型，如圖23所示；Stephenson型有三種，即StephensonI型、StephensonⅡ型和StephensonⅢ型，如圖24所示。選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法，編制相應(yīng)的計算機程序，以獲得優(yōu)化結(jié)果。因為MATLAB定義了專門用于矩陣運算的運算符，使得矩陣運算就像列出算式執(zhí)行標(biāo)量運算一樣簡單，而且這些運算符本身就能執(zhí)行向量和標(biāo)量的多種運算。為了保證設(shè)計的高精度，本文將采用解析法求解。再運行程序即可得到優(yōu)化結(jié)果，如表22所示。2 建立目標(biāo)函數(shù) 圖215 兩軸之間連桿機構(gòu)簡圖取機構(gòu)輸出角平方偏差最小為設(shè)計目標(biāo) 式中，是直角桿GHI中GH的期望輸出角度，是其實際輸出角度。為了潤滑軸承，十字軸上一般安有注油嘴并有油路通向軸頸。單一數(shù)據(jù)庫，Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。由于瓦特二型六連桿組轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完全用解析法設(shè)計方程建立及解方程都充滿了難度。2012年5月22日附錄清單編號附 件 內(nèi) 容頁數(shù)1任務(wù)書22文獻(xiàn)綜述73開題報告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9畢業(yè)論文39。再根據(jù)瓦特二型六連桿轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的特點，進(jìn)行了轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的設(shè)計。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 十字軸式萬向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高的優(yōu)點，所以十字軸式萬向節(jié)為汽車上廣泛使用。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逆時針轉(zhuǎn)過時，BC桿角度，令此時輪5的轉(zhuǎn)角為,其中 （1）當(dāng)時由阿克曼原理可得：解得：（2）當(dāng)時由阿克曼原理可得：解得：綜上：當(dāng)輪3逆時針轉(zhuǎn)過時桿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實際輸出角，分析如下：令O點與C點之間的距離為由幾何關(guān)系可得： 令O點和B點之間距離為，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點與點之間距離令點與D點距離為和,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點與H點之間距離為，在中由余弦定理可