【正文】 點滾動，而是繞位于前軸和后軸之間的汽車內側某一點滾動。此點位置與前輪和后輪的側偏角大小有關。因影響輪胎側偏角的因素很多，且難以精確確定，故下面是在忽略側偏角影響的條件下，分析有關兩軸汽車的轉向問題。此時，兩轉向前輪軸線的延長線應交在后軸延長線上，如圖5－2所示。設θi、θo分別為內、外轉向車輪轉角，L為汽車軸距，K為兩主銷中心線延長線到地面交點之間的距離。若要保證全部車輪繞一個瞬時轉向中心行駛，則梯形機構應保證內、外轉向車輪的轉角有如下關系： （51） 理想的內、外車輪轉角關系簡圖若自變角為θo，則因變角θi的期望值為: （52）現有轉向梯形機構僅能近似滿足上式關系。以圖所示的后置梯形機構為例，在圖上作輔助用虛線，利用余弦定理可推得轉向梯形所給出的實際因變角為 （53）式中：m為梯形臂長；γ為梯形底角。所設計的轉向梯形給出的實際因變角，應盡可能接近理論上的期望值。其偏差在最常使用的中間位置附近小角范圍內應盡量小，以減少高速行駛時輪胎的磨損；而在不經常使用且車速較低的最大轉角時，可適當放寬要求。因此，再引入加權因子，構成評價設計優(yōu)劣的目標函數為 （54）由以上可得： （55）式中：x為設計變量，；θomax為外轉向車輪最大轉角，由圖52得 （56）式中，Dmin為汽車最小轉彎直徑；a為主銷偏移距。考慮到多數使用工況下轉角θo小于20176。，且10176。以內的小轉角使用得更加頻繁，因此?。? （57）建立約束條件時應考慮到：設計變量m及γ過小時，會使橫拉桿上的轉向力過大；當m過大時，將使梯形布置困難，故對m的上、下限及對γ的下限應設置約束條件。因γ越大，梯形越接近矩形，值就越大，而優(yōu)化過程是求的極小值，故可不必對γ的上限加以限制。綜上所述，各設計變量的取值范圍構成的約束條件為： （58）梯形臂長度m設計時常取在mmin=，mmax=。梯形底角γmin=70176。此外，由機械原理得知，四連桿機構的傳動角δ不宜過小，通常取δ≥δmin＝40176。如圖52所示，轉向梯形機構在汽車向右轉彎至極限位置時達到最小值，故只考慮右轉彎時δ≥δmin即可。利用該圖所作的輔助用虛線及余弦定理，可推出最小傳動角約束條件為： （59）式中：δmin為最小傳動角。δmin=40176。，故由式可知，δmin為設計變量m及γ的函數。由式（56）、式（57）、式（58）和式（59）四項約束條件所形成的可行域，如圖53所示的幾種情況。圖53b適用于要求δmin較大，而γmin可小些的車型；圖53c適用于要求γmin較大，而δmin小些的車型；圖53a適用介于圖53b、c之間要求的車型。 轉向梯形機構優(yōu)化設計的可行域 整體式轉向梯形機構優(yōu)化設計 優(yōu)化方法介紹由上述數學模型可知，轉向梯形機構的優(yōu)化設計問題，是一個小型的約束非線性規(guī)劃問題，可用復合形法來求解，不過，由于需要大量的復雜計算，而且優(yōu)化值不能一步到達，所以很難用手工方法無法求得最優(yōu)解?，F代計算機的廣泛靈活應用使轉向梯形優(yōu)化計算變的很容易，一般只需輸入相應參數，再做略微調整，即能得到滿意的最優(yōu)解。常用的有MATLAB程序優(yōu)化、excel比較優(yōu)化、計算機語言編程求解、還有一些專用優(yōu)化程序。MATLAB程序優(yōu)化是基于MATLAB優(yōu)化工具箱的“整體式轉向梯形機構”的優(yōu)化設計計算程序。利用該程序，用戶可以交互式輸入結構基本參數即可獲得優(yōu)化計算結果，并自動繪制出實際輸出角和輸出角期望值隨輸入角的變化曲線，以便用戶分析、比較與選擇。Excel比較較優(yōu)化是利用excel強大的公式計算功能，通過表格輸入已知數據，調整后得到的數據群求得數據，再通過對這些數據反復進行比較，最終得出最優(yōu)解。計算機語言編程求解是臨時用高級語言如C語言、VB等編程，求出最優(yōu)解。雖然在許多資料中，都可以找到復合形法的計算程序框圖，但對于非專業(yè)從事編程的工程技術人員來說，要用C語言或其它高級程序語言對某一具體設計問題編程進行計算，是極為不易的。本課題采用最后一種簡單的優(yōu)化方法，利用專門的轉向梯形機構優(yōu)化軟件求解。它是一款專門用于轉向梯形機構優(yōu)化的軟件，使用方便，數據直接，只需要通過文檔框輸入基本數據，然后進行比較優(yōu)化。 程序啟動界面 優(yōu)化設計計算：軸距：L=2750mm輪距：K=1440mm主銷偏移距：a=50mm轉向梯形臂：m=200mm計算可得底邊長：L2*a=1340mm由以上數據可知：底邊長：1340；兩腰長：200；輪距：1440；軸距：2750。將上面的數據輸入程序相應文本框。點擊“開始、下一步”按鈕。然后不斷點擊該按鈕會發(fā)現轉向梯形底邊與頂邊差不斷增大，內輪轉角誤差平均值也不斷變化。由式311，312可知轉角都小于30度。所以我們只需關注30度以內的誤差值變化，當向梯形底邊與頂邊差到160和170之間時發(fā)現誤差平均值最小。再點擊“微進”，這時仔細觀察發(fā)現在轉向梯形底邊與頂邊差為163左右時誤差最小，此時我們將該值附近的都帶入評價設計優(yōu)劣函數 運行界面考慮到多數使用工況下轉角θo小于20176。，且10176。以內的小轉角使用得更加頻繁，因此?。簬氤绦蜉敵鰯祿篎(162)= *+*1+*=F(163)=*+*1+*=F(164)=*+*1+*= 當平均值最小時，轉向梯形底邊與頂邊差也正是我們優(yōu)化所得到的值，所以優(yōu)化所得轉向梯形底邊與頂邊差為163為最優(yōu)值。可求得梯形頂邊長為:1340163=1177mm結 論轉向系是汽車行駛中必不可少的系統(tǒng)，本次設計一開始對汽車轉向系很陌生，但本著對汽車轉向的強烈興趣和此次設計的責任感，通過大量的想關文獻參考和網絡搜索，使我逐漸認識并最終了解了汽車轉向機構。汽車轉向機構中，轎車使用的一般都是齒輪齒條式。所以本文主要以齒輪齒條式液動助力轉向轉向器為中心。按照任務書的要求對轎車助力轉向進行了分析和一些的設計，包括齒輪齒條轉向實現的原理以及相關零件的校核等等。還對汽車轉向系統(tǒng)的一些重要參數進行了分析，尤其像轉向系統(tǒng)的正逆效率、傳動比、最小轉彎半徑等。但是由于相關轉向設計所需的基本參數本人我法獲得，還有時間限制，以及篇幅所限，所以對一些重要參數只進行分析未能進行設計。由于轉向梯形優(yōu)化是本設計的獨立部分故被放入最后一章。為保證轎車轉向后的自動回正能力，轉向系的主銷一般都是向內傾和向后傾的，但為計算簡單，本優(yōu)化把傾角都設計為零，即設計主銷垂直。由于水平限制和相關數據的缺乏，本設計難免有諸多不足之處，肯請老師批評指正。致 謝短短的半個學期畢業(yè)設計即將結束，我的大學生活也即將畫上了圓滿的句號。在這次設計過程中得到了許多老師和同學的熱心指導，尤其是康博老師在百忙之中多次給與指導，在此表示衷心的謝意！通過這次畢業(yè)設計，使自己更加清醒地認識到知識的無窮無盡以及自己所學的微小。在實習中學到了許多書上所沒有的東西，知識面得到了極大的擴展和豐富，讓我了解了以前想知道但沒有弄清楚的東西，如為什么大汽車那么重面駕駛員卻不用費力的就可以撥動方向盤。畢業(yè)設計是對我們大學四年所學知識的一次總結，同時也是對我們各種能力的一次考驗。設計過程中通過初步嘗試、發(fā)現問題、尋找解決方法、確定方案的步驟，逐漸培養(yǎng)了我們獨立思考問題的能力和創(chuàng)新能力，同時也是我們更加熟悉了一些基本的機械設計知識。本次設計幾乎運用了我們所學的全部機械課程，內容涉及到機械設計、機械材料、力學、液壓傳動、機械圖學等知識，以及一些生產實際方面的知識。通過設計鞏固了理論知識，接觸了實際經驗，提高了設計能力和查閱文獻的能力，為今后工作最后一次在學校充電。在我結束畢業(yè)設計的同時，也結束了我的大學生活。這意味著我進入了人生新的起點，我會用我在學校所學到的知識在嶄新的生活中不斷進取，發(fā)奮圖強。用我的事業(yè)成就來報答學校和老師對我的栽培，回報社會對我的關愛！參考文獻[1] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.[2] 胡建軍，[J].液壓與氣動，.[3] 高建春，[J].上海應用技術學院學報，.[4] [OL].，.[5] [J].湖北汽車工業(yè)學院學報，2001.[6] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.[7] 濮良貴、[M].北京：高等教育出版社，2001.[8] 姚明龍、[J]..[9] 黃鶴輝、[J]..[10] [M].北京：清華大學出版社，.[11] [M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.[12] 畢大寧. 汽車轉閥式動力轉向器的設計與應用[M].北京：人民交通出版社,1998.[13] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.[14] 季學武等. 動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展與節(jié)能[J].世界汽車, .[15] 季學武等. 動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展與節(jié)能[J].世界汽車, .[16] [M].北京：人民交通出版社，2002.[17] [M].北京：人民交通出版社，2000.[18] [M].北京：清華大學出版社，2003.[19] 毛彩云，吳暮春，[J].科普園，