亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        多軸半掛車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化

        2010-11-28 03:42:20方志剛過學(xué)迅王力波
        關(guān)鍵詞:約束條件轉(zhuǎn)角梯形

        方志剛,過學(xué)迅,王力波

        (1.武漢理工大學(xué) 現(xiàn)代汽車零部件技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢430070;2.湖北三江航天萬山特種車輛有限公司,湖北孝感432100)

        隨著國內(nèi)重型汽車的飛速發(fā)展,多軸半掛車逐漸成為主流,但是我國的專用汽車產(chǎn)業(yè)還很不成熟,與發(fā)達(dá)國家相比,生產(chǎn)規(guī)模小,生產(chǎn)工藝低,技術(shù)水平不高。德國的GOLDHOFER公司、法國的NICOLAS公司等世界頂級企業(yè)對半掛車進(jìn)行了大量的研究,處于世界領(lǐng)先地位。現(xiàn)以某型號半掛車為對象,針對其轉(zhuǎn)向時(shí)車輪易側(cè)滑、輪胎易磨損的問題,對其轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究分析,以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)向角達(dá)到45°,所有轉(zhuǎn)向車輪能實(shí)現(xiàn)純滾動(dòng)的目標(biāo)。通過初步設(shè)計(jì)選型和計(jì)算,得到該半掛車的基本參數(shù)和轉(zhuǎn)向參數(shù),然后運(yùn)用科學(xué)計(jì)算軟件MATLAB對該半掛車的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理。

        1 結(jié) 構(gòu)

        圖1 該半掛車轉(zhuǎn)向系

        圖2 轉(zhuǎn)向梯形

        該優(yōu)化的車型為4軸半掛車。其中,第4軸為支撐軸,其余均為轉(zhuǎn)向軸,且第1軸為驅(qū)動(dòng)軸,如圖1所示,圖1中從右到左依次為第1~4軸。該多軸半掛車的轉(zhuǎn)向梯形為斷開式,如圖2所示,且其轉(zhuǎn)向梯形非空間梯形,它所在的平面平行于水平面即為平面梯形。該半掛車轉(zhuǎn)向梯形的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為2個(gè)并列對稱的聯(lián)動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu),其通過中間共用的轉(zhuǎn)向板繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD和AEFG實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)與其連接車輪轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)整車的轉(zhuǎn)向功能。在直線行駛狀況下,雙搖桿機(jī)構(gòu)中的A點(diǎn)位置固定,D點(diǎn)到A點(diǎn)在汽車坐標(biāo)系的Y方向位置固定,CD即臂長為常量,D點(diǎn)在汽車坐標(biāo)系的X方向的坐標(biāo)以及B點(diǎn)的坐標(biāo)均為變量。對于轉(zhuǎn)向梯形ABCD與AEFG,當(dāng)轉(zhuǎn)向板繞A點(diǎn)沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ時(shí),右側(cè)車輪因轉(zhuǎn)向板轉(zhuǎn)動(dòng)而繞G點(diǎn)也繞順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)向角為β,且此時(shí)右側(cè)為整車轉(zhuǎn)向時(shí)的外側(cè)。左側(cè)車輪繞D點(diǎn)也沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)向角為α,且左側(cè)為整車轉(zhuǎn)向時(shí)的內(nèi)側(cè)。

        2 原 理

        2.1 優(yōu)化原理

        對汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化的目的是使所有轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向時(shí)盡量接近理想轉(zhuǎn)角。因此,首先以第1軸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角達(dá)到45°,所有轉(zhuǎn)向車輪能實(shí)現(xiàn)純滾動(dòng)為目標(biāo),根據(jù)該4軸半掛車的結(jié)構(gòu),計(jì)算出各個(gè)車輪的理想轉(zhuǎn)角。計(jì)算原理見圖3,第1軸的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的中心線與第4軸車輪的中心線的交點(diǎn)形成一個(gè)轉(zhuǎn)向中心,理想狀況下,其他所有轉(zhuǎn)向輪的中心線都應(yīng)該匯集于該轉(zhuǎn)向中心,這樣所有車輪均做純滾動(dòng)。又因該半掛車各軸距離相等,根據(jù)軸距與輪距、由式(1)與式(2)即可計(jì)算出各個(gè)轉(zhuǎn)向輪的理想轉(zhuǎn)角。其中需要用到的整車參數(shù)有軸距r、輪距s以及第1軸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角。另外,k為轉(zhuǎn)向中心到第4軸內(nèi)側(cè)輪的距離,αi為第i軸外側(cè)輪理想轉(zhuǎn)角,βi為第i軸內(nèi)側(cè)輪理想轉(zhuǎn)角,i=1、2、3,θ為轉(zhuǎn)向板轉(zhuǎn)角。

        圖3 轉(zhuǎn)向優(yōu)化原理

        半掛車在轉(zhuǎn)向時(shí),其實(shí)際轉(zhuǎn)角受轉(zhuǎn)向梯形約束而不能與理想轉(zhuǎn)角完全相等。圖4為轉(zhuǎn)向梯形轉(zhuǎn)動(dòng)圖,以A點(diǎn)為原點(diǎn),GF的所指方向?yàn)閅軸正方向,在AEFG所在平面用右手定則可得X軸的正方向如圖4所示。轉(zhuǎn)向梯形的初始位置為AEFG,轉(zhuǎn)向板轉(zhuǎn)動(dòng)θ后轉(zhuǎn)向梯形的位置為AE1F1G,對應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)角為β。假設(shè)E點(diǎn)坐標(biāo)為(XE,YE),G點(diǎn)坐標(biāo)為(z,s/2),其中臂長 FG為定值m,則 F點(diǎn)坐標(biāo)為(r/2,z+m)。根據(jù)平面幾何基礎(chǔ)知識,由梯形中4點(diǎn)坐標(biāo)很容易求出各個(gè)角的角度值,在設(shè)定了各點(diǎn)坐標(biāo)后梯形各邊長均不變,因此當(dāng)EA繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)到E1A轉(zhuǎn)動(dòng)θ度時(shí),也很容易求出β關(guān)于θ的解。

        然后將求得的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理想轉(zhuǎn)角相比較,做出合適的目標(biāo)函數(shù)。最后求解目標(biāo)函數(shù)的最小值及最小值對應(yīng)的轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu),則該轉(zhuǎn)向梯形決定的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理想轉(zhuǎn)角最為接近,即所有轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑與磨損達(dá)到最小。

        2.2 目標(biāo)函數(shù)

        評價(jià)優(yōu)化好壞的目標(biāo)函數(shù)采用最小二乘法得出,并引入加權(quán)因子。這是因?yàn)樵谧畛J褂玫闹虚g位置附近小轉(zhuǎn)角范圍內(nèi),偏差應(yīng)該盡可能的小,以減少速度較高時(shí)輪胎的磨損。而在不常使用的較大轉(zhuǎn)角的角度范圍,可適當(dāng)放寬要求。如式(3),其中βt和βr代表內(nèi)側(cè)理想轉(zhuǎn)角與內(nèi)側(cè)實(shí)際轉(zhuǎn)角,αt和αr代表外側(cè)理想轉(zhuǎn)角與外側(cè)實(shí)際轉(zhuǎn)角。λ代表轉(zhuǎn)向板轉(zhuǎn)角,ω(θ)代表權(quán)重,與θ有關(guān)。

        其中,該半掛車有3個(gè)轉(zhuǎn)向板,轉(zhuǎn)向板之間由拉桿連接傳遞動(dòng)力,由于轉(zhuǎn)向板的拉桿定位孔位置相對于轉(zhuǎn)向板轉(zhuǎn)動(dòng)中心位置固定,使各轉(zhuǎn)向板在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)角均相等。該半掛車的最大轉(zhuǎn)角為45°,即在轉(zhuǎn)向時(shí)第1軸的內(nèi)側(cè)輪最大轉(zhuǎn)角可達(dá)45°,半掛車最大轉(zhuǎn)角為45°的約束條件僅與第1軸直接關(guān)聯(lián),與其他轉(zhuǎn)向軸則由轉(zhuǎn)向板通過拉桿傳遞動(dòng)力來關(guān)聯(lián),這樣的約束對直接求解其他轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)角比較困難。因此可找出轉(zhuǎn)向板與第1軸轉(zhuǎn)向輪的關(guān)系,將最大轉(zhuǎn)角為45°的約束條件轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)向板的轉(zhuǎn)角約束條件,用轉(zhuǎn)向板的轉(zhuǎn)角來描述各軸轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角大小,這樣就可以實(shí)現(xiàn)用統(tǒng)一的轉(zhuǎn)向板轉(zhuǎn)角來約束所有的轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)角。

        通過求解第1軸轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向板的轉(zhuǎn)向梯形的關(guān)系可知道,在內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)角達(dá)到45°時(shí),轉(zhuǎn)向板轉(zhuǎn)角為43.739°,而轉(zhuǎn)向板達(dá)到44°時(shí),內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)角達(dá)到了45.31°。在計(jì)算目標(biāo)函數(shù)時(shí)取1°的間隔來求解實(shí)際轉(zhuǎn)角與理想轉(zhuǎn)角的偏差,因此取λ的最大值為44°,即n為44。當(dāng)λ值為0時(shí),所有車輪的轉(zhuǎn)角均為零,該半掛車為直線行駛狀態(tài),不存在轉(zhuǎn)向的問題,因此不用考慮。

        在目標(biāo)函數(shù)中,根據(jù)轉(zhuǎn)向板從1~44°的轉(zhuǎn)角可計(jì)算出44組理想轉(zhuǎn)角。對每度的理想轉(zhuǎn)角與實(shí)際轉(zhuǎn)角的差值平方賦予權(quán)重,再進(jìn)行累加就得到了目標(biāo)函數(shù)值。權(quán)重由車輛在行駛過程中轉(zhuǎn)向板轉(zhuǎn)角λ的出現(xiàn)頻率來確定,在本次優(yōu)化中權(quán)重如式(4)所示。

        2.3 約束條件

        考慮到該半掛車的實(shí)際情況,把本優(yōu)化的約束分為3個(gè)部分。

        第1部分:根據(jù)半掛車的實(shí)際尺寸如軸距、輪距、前一轉(zhuǎn)向梯形的定位等,對各軸轉(zhuǎn)向梯形的x、y、z數(shù)值選取范圍進(jìn)行約束,以保證轉(zhuǎn)向梯形不會(huì)與車橋、車架發(fā)生干涉以及轉(zhuǎn)向梯形之間不會(huì)發(fā)生干涉。

        第2部分:對轉(zhuǎn)向梯形的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行約束,使轉(zhuǎn)向板在達(dá)到最大轉(zhuǎn)角時(shí)車輪也不會(huì)反轉(zhuǎn)。

        第3部分:對轉(zhuǎn)向梯形的傳動(dòng)角進(jìn)行約束,使最小傳動(dòng)角不會(huì)小于30°,保證良好的受力狀況。

        3 轉(zhuǎn)向優(yōu)化程序

        轉(zhuǎn)向優(yōu)化程序流程圖如圖5所示。

        根據(jù)優(yōu)化原理,目標(biāo)函數(shù)以及相應(yīng)的約束編寫適當(dāng)?shù)某绦?,編寫原則是使問題在能得到可靠的收斂解的同時(shí),程序盡量簡單易改。

        圖5 轉(zhuǎn)向優(yōu)化程序流程圖

        4 優(yōu)化結(jié)果

        由程序計(jì)算得原始轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)各軸的目標(biāo)函數(shù)值和優(yōu)化之后的各軸轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的目標(biāo)函數(shù)值,如表1所示。

        表1 各軸轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)目標(biāo)函數(shù)值的比較

        各轉(zhuǎn)向軸的理想轉(zhuǎn)角與實(shí)際轉(zhuǎn)角對照圖及原始數(shù)據(jù)與優(yōu)化后數(shù)據(jù)的對照圖如圖6。

        可以看到,優(yōu)化后的車輪轉(zhuǎn)角明顯比原始結(jié)構(gòu)的車輪轉(zhuǎn)角要貼近理想轉(zhuǎn)角。第1~2根軸的優(yōu)化效果最好,實(shí)際轉(zhuǎn)角與理想轉(zhuǎn)角十分吻合。第3軸的優(yōu)化效果相對要差一些,這是靠近轉(zhuǎn)向中心線、理想轉(zhuǎn)角偏小的緣故,這種趨勢與實(shí)際試驗(yàn)的結(jié)果是一致的。

        圖6 各轉(zhuǎn)向軸優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)的對照圖

        5 結(jié) 論

        運(yùn)用MATLAB優(yōu)化工具箱對某型號半掛車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。在目標(biāo)函數(shù)的求解時(shí)通過將最大轉(zhuǎn)向角的約束條件轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)向板的轉(zhuǎn)角約束條件,使得各個(gè)轉(zhuǎn)向軸的目標(biāo)函數(shù)得到統(tǒng)一;并對轉(zhuǎn)向梯形的參數(shù)進(jìn)行約束,在保證良好地動(dòng)力傳遞的情況下,車輪不會(huì)反轉(zhuǎn),其他部分不會(huì)發(fā)生干涉;并且分析比較了優(yōu)化前后的目標(biāo)函數(shù)值,將它們與理想轉(zhuǎn)角對比,證明了優(yōu)化方法的可行性與正確性。本研究方法改善了半掛車常見的輪胎易磨損與車輪易側(cè)滑的現(xiàn)象,增加了多軸半掛車的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性,同時(shí)也可以為今后多軸半掛車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的優(yōu)化提供參考。

        [1]郭朋彥,石博強(qiáng),肖成勇,等.多軸線液壓掛車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工程機(jī)械,2008(10):32-37.

        [2]李玉民,過學(xué)迅,王文家.整體式轉(zhuǎn)向梯形的運(yùn)動(dòng)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2001(2):18-22.

        [3]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].8版.北京:高等教育出版社,2006.

        [4]張志涌,楊祖櫻.MATLAB教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.

        [5]王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].4版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

        猜你喜歡
        約束條件轉(zhuǎn)角梯形
        玩轉(zhuǎn)梯形
        幼兒100(2023年37期)2023-10-23 11:38:58
        基于一種改進(jìn)AZSVPWM的滿調(diào)制度死區(qū)約束條件分析
        玩轉(zhuǎn)角的平分線
        梯形達(dá)人
        一類變延遲中立型微分方程梯形方法的漸近估計(jì)
        A literature review of research exploring the experiences of overseas nurses in the United Kingdom (2002–2017)
        梯形
        啟蒙(3-7歲)(2017年6期)2017-11-27 09:34:55
        三次“轉(zhuǎn)角”遇到愛
        解放軍健康(2017年5期)2017-08-01 06:27:42
        線性規(guī)劃的八大妙用
        永春堂贏在轉(zhuǎn)角
        亚洲av第一区国产精品| 精品久久久久久无码不卡 | 久久久久久久久毛片精品 | 亞洲綜合一區二區三區無碼| 亚洲av综合色区久久精品天堂| 毛片在线播放亚洲免费中文网| 国产福利永久在线视频无毒不卡 | 亚洲人成网站18禁止久久影院| 911香蕉视频| 激情乱码一区二区三区| av素人中文字幕在线观看| 国产精品无码一本二本三本色| 欧美日韩国产一区二区三区地区| 日韩国产有码精品一区二在线 | 边啃奶头边躁狠狠躁| 中文字幕人妻中文| 99视频偷拍视频一区二区三区| 日本添下边视频全过程| 国产成人免费一区二区三区| 国产精品视频免费的| 91乱码亚洲精品中文字幕| 亚洲夜夜性无码| 国产三级在线观看免费| 国产成人综合亚洲av| 日本中文字幕精品久久| 久久久久久国产精品免费免费| 在线一区不卡网址观看| 自拍偷拍另类三级三色四色| 乱码窝窝久久国产无人精品| 饥渴的熟妇张开腿呻吟视频| 日韩人妻无码精品久久伊人| 天堂久久一区二区三区| 一本色道久久爱88av| 亚洲色欲在线播放一区| 亚洲av日韩一区二三四五六七| 亚洲av精二区三区日韩| 久久精品国产第一区二区三区| 一本一道AⅤ无码中文字幕| 国产视频一区二区三区观看| 无码欧美毛片一区二区三| 国产夫妻av|