【正文】 1 確定設(shè)計(jì)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。圖213兩軸之間傳動簡圖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GHJ中GH的期望輸出角度，是其實(shí)際輸出角度。第二根軸外車輪和內(nèi)車輪最大轉(zhuǎn)角分別為。當(dāng)輪1逆時(shí)針轉(zhuǎn)過時(shí)，BC桿的角度，令此時(shí)輪3的轉(zhuǎn)角為，其中 （1）當(dāng)時(shí)由阿克曼公式可得：由幾何關(guān)系可得此時(shí)桿GH的角度為（2）當(dāng)時(shí)由阿克曼公式可得：由幾何關(guān)系可得此時(shí)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(shí)，機(jī)構(gòu)中應(yīng)滿足∠。4 MATLAB優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化結(jié)果如表23所示。 1 確定設(shè)計(jì)變量 如圖212所示，本節(jié)將確定第二軸與第三軸之間傳動部分的桿長以及相關(guān)的角度。這是一個(gè)五維優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。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。表24第二軸和第三軸之間傳動部分桿長優(yōu)化連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)函數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)，連桿機(jī)構(gòu)的直角桿GHI中的GH段實(shí)際輸出角與期望輸出角函數(shù)的平方偏差之和是。由于本文中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)是采用的六連桿組，基于這一特點(diǎn)本文研究的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱部分主要是由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)、齒輪等組成的。輪輻為三根輻條，轉(zhuǎn)向盤輪轂孔具有細(xì)牙內(nèi)花鍵，借此與轉(zhuǎn)向軸連接。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(shí)握轉(zhuǎn)向盤打滑。由于轉(zhuǎn)向輸入軸與轉(zhuǎn)向輸出軸兩軸線具有一定夾角，要實(shí)現(xiàn)動力和運(yùn)動的傳遞，就得用到聯(lián)軸器。兩萬向節(jié)叉孔分別套在十字軸的兩對軸頸上。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。潤滑油可從注油嘴注到十字軸軸頸的滾針軸承處。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(jī)構(gòu)中的三副桿，本文將轉(zhuǎn)向下軸設(shè)計(jì)為一齒輪軸，如圖33所示。為了實(shí)現(xiàn)汽車直線行駛時(shí)方向盤順時(shí)針（或者逆時(shí)針）轉(zhuǎn)過(兩圈)時(shí)，汽車車輪能轉(zhuǎn)過最大角度，齒輪與扇形齒輪之間有嚴(yán)格的傳動比要求，令此過程中第一根軸連桿中三副桿的最大擺角為，計(jì)算過程如下：圖34三副桿最大轉(zhuǎn)角如圖34所示：已知直角桿BCH中的直角，第一根軸外車輪最大轉(zhuǎn)角，直角桿BCH中的BC段長度，連桿AB的長度，一軸中三副桿腰長，三副桿AOD的頂角大小。所以兩齒輪傳動比≈40。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。表31 小齒輪和扇形齒輪傳動幾何尺寸名稱代號小齒輪扇形齒輪模數(shù)齒數(shù)Z壓力角分度圓直徑/mm齒頂高/mm齒根高/mm齒頂圓直徑/mm齒根圓直徑/mm基圓直徑/mm傳動比 第4章 多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)仿真 Pro/E軟件簡介Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置?；谔卣鹘?，Pro/E是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)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(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。 Pro/E軟件建模和運(yùn)動仿真Pro/E基本建模過程可歸納為四個(gè)高級步驟：* j2 F0 r f4 S1 w4 F準(zhǔn)備零件模型設(shè)計(jì)；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。部分三維圖如下：圖41第一軸三幅桿和連桿圖42第一軸連桿與其他CAD軟件相比較，用Pro/E做運(yùn)動仿真主要有以下一些特點(diǎn)：運(yùn)動輸入，運(yùn)動輸入是賦給運(yùn)動副控制運(yùn)動參數(shù)。靜力學(xué)分析，靜力學(xué)分析將模型移動到平衡位置，并輸入運(yùn)動副上的反作用力。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(shí)間和步數(shù)進(jìn)行仿真分析。 ，所以該系統(tǒng)只需外加一個(gè)驅(qū)動力就能在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)現(xiàn)多軸轉(zhuǎn)向。仿真結(jié)果證明瓦特二型六連桿組能實(shí)現(xiàn)汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)全部車輪都轉(zhuǎn)向。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(jī)動靈活性和高速運(yùn)行的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性。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。最后進(jìn)行了多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的三維建模，仿真以及二維圖的繪制。由于本人專業(yè)水平有限，設(shè)計(jì)過程存在誤差積累，導(dǎo)致最后在Pro/E系統(tǒng)仿真中誤差較大，很多工作有待進(jìn)一步研究，對以后的六連桿優(yōu)化的研究提出以下建議：將多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)當(dāng)成一個(gè)整體來進(jìn)行優(yōu)化，盡量避免將各軸六連桿單獨(dú)優(yōu)化?？紤]到機(jī)構(gòu)的變形對車輛轉(zhuǎn)角的影響，在優(yōu)化時(shí)應(yīng)將剛體構(gòu)件柔性化，減少誤差，擴(kuò)大車輛轉(zhuǎn)向的角度范圍。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. Watanabe*， J. Yamakawa， M. Tanaka， T. characteristics of multiaxle vehicles [J] ，The National Defense Academy，2008，（8）：152239[6][J].中國學(xué)術(shù)期刊，2008，（7）：5355[7][D].大連：大連理工大學(xué)，2002[8][D].大連：大連理工大學(xué)，2002[9][M].北京：北京理工大學(xué)出版社，[10]Thomas Bake， Hans Jacobsen. Agricultural Robotic Platform with Four Wheels Steering for Weed Detection [J]. Biosystems Engineering ,2004, 87(2)，125136.[11]古玉鋒，方宗德，張國勝，[J] .中國學(xué)術(shù)期刊，2009，（1）：13[12][M].：電子工業(yè)出版社，[13][M].：[14][M] .：[15][M].北京：[16]崔亞輝，劉曉琳，馬朝輝，[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2008，（8）：152155[17]王樹鳳，張俊友，李華師，等. 不同轉(zhuǎn)向模式的多軸轉(zhuǎn)向車輛性能分析[N] . 公路交通科技. 2008，（5）：5255 致 謝經(jīng)過半年的努力工作，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成。首先感謝我的導(dǎo)師，此次論文的順利完成離不開他的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此，我還要感謝和我一起度過實(shí)驗(yàn)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(gè)個(gè)困難和疑惑，直至本文的順