机械5

摘要 四轮转向系统利用行驶中的某些信息来控制后轮的转角输入，主要目的是增强汽车高速行驶时的操纵稳定性，提高汽车低速行驶时的操纵灵活性。 文中介绍了四种类型的四轮转向系统，为控制前后轮的协调偏转，提供了七种控制策略。根据已有的研究，设计了一种电控电动式的四轮转向系统，对其主要结构进行了介绍。 基于奥迪Q5的基本参数，设计了齿轮齿条式的前轮转向机构和后轮转向机构。基于阿克曼转向原理，运用Matlab优化工具箱对所设计的转向梯形机构进行尺寸优化。 本文建立了线型二自由度四轮转向汽车模型，推导出其运动微分方程。基于前后转角比例转向的控制策略，借助Matlab/Simuli
nk对四轮转向和前轮转向汽车进行了运动仿真。 关键词：四轮转向；转向系设计；转向梯形优化；运动仿真 目录 摘要I Abstract II 第1章绪论1 1.1本课题研究的目的和意义1 1.1.1四轮转向技术原理简介1 1.1.2研究的目的和意义1 1.2国内外研究现状概述2 1.2.1国外研究现状2 1.2.2国内研究现状4 1.3本文主要研究内容4 第2章转向系统的整体设计6 2.1四轮转向系统的类型6 2.2四轮转向系统的控制类型7 2.3整车布置的设计8 2.4本章小结9 第3章转向器的设计10 3.1设计目标车辆主要参数10 3.2前轮转向器的设计10 3.2.1转向系计算载荷的确定10 3.2.2齿轮齿条式转向器的设计11 3.2.3间隙调整机构的设计14 3.3后轮转向机构的设计15 3.3.1齿轮齿条式转向器的设计15 3.3.2直流电动机的选择16 3.3.3减速器的设计17 3.3.4联轴器的选择22 3.3.5传感器的选择22 3.4装配图的绘制24 3.5本章小结25 第4章转向梯形的优化设计26 4.1转向梯形机构方案选择26 4.2转向梯形机构的优化设计27 4.2.1建立转向梯形的数学模型27 4.2.2优化转向梯形的数学模型29 4.3转向传动机构强度计算32 4.3.1球头销的设计32 4.3.2转向横拉杆的设计32 4.4电机的控制34 4.5本章小结34 第5章四轮运动模型的建立及仿真35 5.1四轮转向汽车模型的建立35 5.2四轮转向汽车运动关系的推导37 5.2.1汽车横摆角速度与前轮转角的关系37 5.2.2汽车质心侧偏角与前轮转角的关系38 5.2.3汽车侧向加速度与前轮转角的关系39 5.3四轮转向汽车的运动仿真40 5.3.1时域响应特性40 5.3.2频域响应特性43 5.4本章小结45 结论46 致谢47 参考文献48