重型车辆多轴转向系统设计综述_古玉锋
重型载货汽车多轴转向系统多任务集成设计平台
重型载货汽车多轴转向系统多任务集成设计平台
古玉锋;吕彭民;单增海;曹蕾蕾
【期刊名称】《汽车技术》
【年(卷),期】2015(000)008
【摘要】为实现重型载货汽车多轴转向系统的集成化设计,开发了重型载货汽车多轴转向系统多任务集成设计平台.利用该平台对某8×4车型转向系统进行分析表明,其转向杆系多目标优化后车轮转角误差、悬架与转向杆系统的干涉、转向传动比不均匀性都得到改善,由此使得转向盘左右转动圈数及左右操舵力极限差值也分别减小,且整车双纽线仿真试验的横摆角速度幅值也趋于对称,整车操纵稳定性得到改善.【总页数】6页(P14-19)
【作者】古玉锋;吕彭民;单增海;曹蕾蕾
【作者单位】长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室;长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室;徐工集团徐州重型机械有限公司;长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U463.4
【相关文献】
1.多轴转向车辆转向系统的H2/H∞混合控制 [J], 王云超;高秀华;胡景煌;周梅
2.多轴转向车辆单轴转向系统的匹配模型 [J], 庞文杰;王云超;李耀旭
3.斯太尔重型载货汽车转向系统常见故障诊断与排除 [J], 张栋;杜巧珍
4.BIM设计平台下的暖通空调系统工程结构体集成化设计方法 [J], 唐新鑫; 梁若冰; 张吉礼
5.船舶分段制造执行系统与设计平台的集成开发 [J], 杜振川
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重型汽车转向双摇臂机构的优化设计
重型汽车转向双摇臂机构的优化设计
肖悦;张代胜;周福庚;吕召全;梁林
【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(029)002
【摘要】转向双摇臂机构的运动协调性直接影响双前桥重型汽车的行驶性能,因此对其转向双摇臂机构的优化设计具有重要意义.文章介绍了重型汽车转向双摇臂机构的转向原理,用空间几何方法建立了双摇臂机构优化设计的数学模型,并用MATLAB软件优化工具箱中的优化计算函数来编制程序,对双摇臂机构参数进行了优化,使转向双摇臂机构的性能得到显著提高.
【总页数】5页(P217-221)
【作者】肖悦;张代胜;周福庚;吕召全;梁林
【作者单位】合肥工业大学,机械与汽车工程学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,机械与汽车工程学院,安徽,合肥,230009;江淮汽车有限公司,安徽,合肥,230022;江淮汽车有限公司,安徽,合肥,230022;江淮汽车有限公司,安徽,合肥,230022
【正文语种】中文
【中图分类】U270.2
【相关文献】
1.重型汽车转向梯形机构优化设计 [J], 常成;董小瑞;郭晶帆;赵鑫
2.重型汽车双摇臂机构优化方法研究 [J], 高中新
3.重卡双前桥转向摇臂机构的优化设计 [J], 古玉锋;方宗德;沈云波
4.重型汽车转向梯形机构的优化设计 [J], 宋德玉;张兰锁;张伯俊
5.重型汽车多轴转向系统摇臂机构的优化设计 [J], 陈志军;熊廷超
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重卡双前桥转向摇臂机构的优化设计
重卡双前桥转向摇臂机构的优化设计
古玉锋 方宗德 沈云波
西 北 工 业 大 学 ,西 安 ,710072
摘 要 :针 对 重 卡 双 前 桥 转 向 摇 臂 机 构 传 统 单 目 标 优 化 方 法 考 虑 因 素 的 不 足 ,提 出 了 以 二 轴 左 轮 转 角 误 差 最 小 、转 向 杆 系 与 悬 架 运 动 的 最 大 干 涉 量 最 小 、左 右 转 向 力 不 均 匀 性 最 小 为 综 合 优 化 目 标 的 多 目 标 优化模型。车轮转角误差模型通过将摇臂机构拆分的方法得到,悬架与 转 向 杆 系 的 干 涉 模 型 通 过 建 立 转向直拉杆与悬架的空间运动模型得到,左右转向力不均匀性通过计 算 转 向 传 动 机 构 传 动 比 得 到。优 化结果证明,多目标优化方法优于传统优化方法,有利于减小转向轮的 磨 损、改 善 车 辆 的 操 纵 稳 定 性 及 转向轻便性。
11.二 轴 摇 臂 暋12.中 间 拉 杆 暋13.中 间 摇 臂 14.一 轴 转 向 节 臂 暋15.一 轴 直 拉 杆 暋16.中 间 拉 杆
图 1暋 某 8暳4 重 卡 双 前 桥 转 向 系 统
坐 标 原 点o 取 在 一 轴 中 心 线 所 在 垂 直 平 面 、车 架 下 翼面及汽车中心线所在的垂直平面的交点。
0暋 引 言
近年来,受路面 条 件、交 通 法 规 的 限 制,重 卡 车 辆 多 设 计 成 双 前 桥 转 向 形 式 ,由 于 其 结 构 复 杂 、 车 辆 载 重 量 的 增 加 、道 路 条 件 的 多 样 性 ,使 得 转 向 轮的磨损问题异常突出。目前多数企业主要依靠 经验进行 设 计 或 借 助 于 成 熟 的 车 型 参 数 进 行 设 计 ,因 此 ,提 出 一 种 满 足 实 际 工 况 的 多 轴 转 向 系 统 设计方法是我国企业急需解决的问题。
作品名称重型车辆六连杆多级耦合全轮转向系统
作品名称：重型车辆六连杆多级耦合全轮转向系统大类：科技发明制作A类小类：机械与控制简介：本作品是对多轴重型车辆转向控制领域一种全新的探索，应用Watt-II型六连杆多级耦合机构组成多轴转向系统，使重型车辆在满足阿克曼转向原理情况下实现全轮同时转向，增强了多轴重型车辆的机动性、小场地转向灵活性与操作稳定性。
并将多级六连杆全轮转向系统与全轮驱动、独立悬挂技术良好结合，实现了多轴车辆集全轮驱动、全轮转向、独立避震于一身的发展趋势。
详细介绍：本作品是对多轴重型车辆转向控制领域一种全新的探索，应用Watt-II型六连杆多级耦合机构组成全轮转向系统，使重型车辆在满足阿克曼转向原理情况下实现多轴同时转向，增强重型车辆的机动性，小场地转向灵活性与操作稳定性。
结合重型车辆实际底盘结构确定Watt-II型六连杆转向机构在重型车辆转向系统中的应用。
通过理论计算与三维建模得出六连杆机构尺寸。
并利用台架实验和虚拟样机进行数据验证与尺寸优化。
整车结构设计是样车制作的重点与关键步骤，在设计中，考虑到六连杆机构及传动系统对样车的特殊要求，自行设计、制作了与之匹配的独立悬挂机构、摩擦式差速器用于车轮大角度转向并驱动的空间差动式轮边传动机构。
通过自主加工、装配和调试，成功完成单驱多轴转向样车以及全驱全轮转向样车各一辆。
通过两辆样车的阿克曼原理转向试验、越障试验、载重试验以及转向灵活性试验，充分体现了六连杆转向系统的突出优势，验证了其应用于重型多轴车辆上的可行性，也证明了本作品设计制作的正确性。
鉴于车辆转向灵活性和稳定性的优点，该种多轴转向系统可广泛应用于军用大型物资、武器装备的快速转运，码头、大型仓库等小场地环境下物资的灵活转运。
因此，本作品对于研发多轴重型车辆新型转向控制技术具有深远意义，特别是对其国产化自主设计、生产将起到促进作用。
作品图片•。
毕业论文-重型载货汽车转向器设计说明书
汽车设计课程设计说明书题目：重型载货汽车转向器设计姓名：席昌钱学号：200924265同组者：严炳炎、孔祥生、余鹏、李朋超、郑大伟专业班级：09车辆工程2班指导教师：王丰元、邹旭东设计任务书目录1.转向系分析 (4)2.机械式转向器方案分析 (8)3.转向系主要性能参数 (9)4.转向器设计计算 (14)5.动力转向机构设计 (16)6.转向梯形优化设计 (22)7.结论 (24)8.参考文献 (25)1转向系设计1.1基本要求1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。
2.操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N。
3.转向系的角传动比在23~32之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上。
4.转向灵敏。
5.转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。
6.转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
1.2基本参数1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。
2.轴数/轴距 4/（1950+4550+1350）mm3.整备质量 12000kg4.轮胎气压 0.74MPa2.转向系分析2.1对转向系的要求[3](1) 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便;(2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑;(3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小;(4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态;(5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员.2.2转向操纵机构转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。
有时为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万向节，如图2-1。
采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。
多轴车辆后桥转向技术综述及展望
多轴车辆后桥转向技术综述及展望
许依凡;袁庆浩;杨柳佳;赵文涛;王旭光;徐江;张伟
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2024(53)2
【摘要】回顾了应用于多轴车辆后桥转向技术的概念与技术。
随着工业的迅速发展,大马力、高承载能力的车辆得到更多的应用,由此引发较多的转向问题,以多轴车辆需求为切入点开展研究,其行驶工况复杂,要求有足够动力的同时也要求有更好的操纵灵活性和操纵稳定性。
目前后桥转向技术有机械式、全液压式、电控电动式以及电控液压式等,较先进且应用较广的为电控液压式。
电控液压式后桥转向系统共有3种类型:一是通过电磁阀来控制液压缸,二是利用普通电机-变量马达控制液压缸,三是伺服电机-定量马达控制液压缸。
研究讨论了这些不同类型的转向系统,详细描述各种类型的优点、缺点,并探讨了未来后桥转向系统的发展趋势。
通过对后桥转向系统的研究,为提高多轴车辆转向性能的优化、实现网-机-电-液一体化的发展提供科研思路,为将来实现车辆转向智能化、精准化打下坚定的基础。
【总页数】6页(P64-68)
【作者】许依凡;袁庆浩;杨柳佳;赵文涛;王旭光;徐江;张伟
【作者单位】山东建筑大学机电工程学院;山东新华医疗器械股份有限公司;中国重型汽车集团汽车研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U463.4
【相关文献】
1.基于虚拟样机技术的多轴转向车辆建模与仿真分析
2.重型特种车辆多轴转向技术的优化设计
3.多轴分布式电驱动车辆后桥差动转向控制策略研究
4.城轨车辆单轴转向架关键技术综述
5.后桥主动转向在多轴车辆中的应用
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基于 DOE 的多轴转向系统灵敏度分析
基于 DOE 的多轴转向系统灵敏度分析李陆浩;左霞;杨波;李辰;张军伟;张辉【摘要】多轴转向系统采用转向臂与拉杆传递空间运动，各轴间转向车轮转角关系受一系列铰点位置影响。
通过试验设计（Design of Experiment，DOE），建立转向系统动力学仿真模型，分析转向系统中各铰点在传递转向运动关系中的灵敏度。
结果表明，边拉杆与梯形臂铰点垂向位置、摆臂横拉杆铰点横向位置、侧拉杆铰点横向位置、垂臂纵拉杆铰点垂向位置对转向系统运动关系有显著影响，为多轴转向系统设计与优化提供了依据。
%The multi-axle steering system adopts the steering arm and the pull rod to transmit the space motion, and the steering wheel rotation angle between the two axes is influenced by a series of hinge positions. In this paper, based on the design of experiment, the dynamic simulation model of the steering system was established, and the sensitivity of the hinge points in the steering system was analyzed. The analysis results show that the vertical position of the hinge point between the side pull rod and trapezoidal arm, the horizontal position of the swing arm tie rod joint, the lateral position of the side rod hinge point and the vertical position of hinge point at the pitman arm longitudinal rod have significant effects on the steering system motion. The paper provides a basis for multi-axle steering system design and optimization.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2016(006)006【总页数】6页(P431-436)【关键词】多轴转向系统;试验设计;灵敏度分析;重型汽车;ADAMS/Insight【作者】李陆浩;左霞;杨波;李辰;张军伟;张辉【作者单位】北京航天发射技术研究所，北京100076;北京航天发射技术研究所，北京100076;北京航天发射技术研究所，北京100076;北京航天发射技术研究所，北京100076;北京航天发射技术研究所，北京100076;北京航天发射技术研究所，北京 100076【正文语种】中文【中图分类】U463.4重型特种车转向系统采用转向臂与拉杆传递空间运动，使各转向车轮具有理想运动关系即阿克曼转向几何关系。
中小型全挂车转向系统新结构
中小型全挂车转向系统新结构
杨裕标
【期刊名称】《农业机械》
【年(卷),期】2002()5
【摘要】目前全挂车的转向系统基本上采用回转盘转向,即牵引车通过牵引架拉动前轴及车轮、回转盘下部一起转动,相对于回转盘上部及挂车体转一个角度而实现转向。
由于转盘体积较大,滚珠、滚道加工精度要求较高,成本大,中小型全挂车转盘的价格都在2500元以上。
为此,我们设计了采用拉杆推动车轮及轮轴头偏转而实现转向的新结构,其结构如图1所示。
这种新型转向机构可用于装载发电机组的全挂车上,为抢险、修筑公路和钻探等工程提供了可移动电力源,使用效果良好。
【总页数】1页(P53-53)
【关键词】全挂车;转向系统;结构;转盘
【作者】杨裕标
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】U463.46
【相关文献】
1.全轮转向挂车设计与计算 [J], 卞学良;石维佳;王志强
2.多轴重型全挂车机械液压全轮转向装置设计研究分析 [J], 陈恒超;杨龙
3.中小型全挂车转向系统的新设计 [J], 杨裕标
4.轮转向在双轴全挂车底盘中的应用 [J], 张忠荣;杨强;高振伟;张永祥
5.全挂车形式叉车悬架与转向系统设计研究 [J], 王勇
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车辆工程本科毕业设计论文：重型汽车双前桥转向系统优化设计
哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）东风DFL1310载重车双前桥转向系统优化设计摘要汽车的双前转向桥转向轮产生异常磨损是较普遍的现象,本文以某型号的双前轴转向载货汽车技术参数作为研究对象，进行转向系统结构参数的优化，从而减少轮胎磨损。
首先根据该车型底盘改装手册中参数用CATIA建立三维运动模型，从而加深自己对该车型转向系统的理解并以此作为后续数学分析与建模的依据；接着通过运用数学知识从整体考虑双前桥系统转向机构，建立了参数化的汽车双前桥转向系统数学模型；然后运用MATLAB软件将数学模型进行编程并建立总体的优化目标函数以进行运算，最终得到了双前桥转向系统部分结构的优化参数，接着通过编写程序对优化后一轴及二轴内外轮转向半径与理论值进行对比分析，得出优化取得较好结果的结论；最后依据CATIA建立的三维模型用CAD绘制出二维工程图纸。
关键词：双前桥转向系统，CATIA三维建模，克曼原理，MATLAB优化仿真- I -哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）The double front axle of Dongfeng trucksteering System optimization designAbstractAuto double front axle steering knuckle steering wheel to generate abnormal wear is a more common phenomenon,this paper to a certain type of double front axle steering truck technology parameters as the research object,to the optimization of the structure parameters of the system,to reduce tyre wear.According to the vehicle chassis modification manual parameters to establish three-dimensional model with CATIA,so as to deepen their understanding of the vehicle steering system as the analysis and modeling of subsequent mathematical basis；then through the double front axle system using mathematical knowledge from the overall consideration of the steering mechanism,establish the double front axle steering system parametric mathematical model；then use the mathematical model with MATLAB software programming and the optimization objective function to establish the overall operation,finally got the optimized parameters of dual front axle steering system parts of the structure,and then through the preparation process of the optimized one axis and two axis wheel steering radius were compared with the theoretical value analysis,obtains success；finally,based on the 3D CATIA model established by CAD to draw the 2D engineering drawings.Key Words：Double front axle steering system,CATIA modeling,Ackerman principle,MATLAB simulation and optimization- II -哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）目录摘要 (I)Abstract (II)第 1 章绪论 (1)1.1 本课题研究目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状概述 (2)1.3 本课题研究内容及技术方案 (3)1.4 本设计的特色 (4)第 2 章双前桥转向系统理论 (5)2.1 双前桥转向系统理论 (5)2.1.1 转向系统设计的基本要求 (5)2.1.2 双前桥转向系统结构 (6)2.1.3 两轴汽车转向时理想的内、外前轮转角关系 (7)2.1.4 双前轴转向汽车转向时的理想的同侧车轮转角关系 (8)2.2 本章小结 (10)第 3 章双前桥转向系统CATIA 运动模型 (11)3.1 CATIA软件介绍 (11)3.2 建立双前桥转向系统零部件三维模型 (12)3.2.1 建立一桥横梁三维数模 (12)3.2.2 建立一桥左、右转向节三维数模 (12)3.2.3 建立一桥转向节臂三维数模 (14)3.2.4 建立一桥左右转向梯形臂三维数模 (14)3.2.5 建立拉杆球头总成三维数模 (15)3.2.6 建立拉杆卡箍三维数模 (15)3.2.7 建立拉杆体三维数模 (16)3.2.8 建立转向器三维数模 (16)3.2.9 建立部分车架三维数模 (17)3.3 建立双前桥转向系统三维装配模型 (17)3.4 本章小结 (19)第 4 章双前桥转向系统的优化 (20)4.1 MATLAB软件介绍 (20)4.2 基于MATLAB的双前桥转向汽车转向机构运动模型 (20)- III -哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）4.2.1 双前桥转向理论 (20)4.2.2 双前桥转向系统数学模型的建立 (22)4.2.3 第一轴转向垂臂机构数学模型 (22)4.2.4 第二轴转向垂臂机构数学模型 (24)4.2.5 摇臂机构总模型 (24)4.2.6 梯形机构模型 (25)4.2.7 建立优化目标函数 (26)4.3 用Matlab进行仿真 (26)4.3.1 编写Matlab仿真程序 (26)4.3.2 编写Matlab调用程序 (28)4.3.3 用Matlab进行优化 (28)4.3.4 对优化结果进行仿真检验 (29)4.4 本章小结 (32)第 5 章平面二维图纸的绘制 (33)5.1 CAD软件简介 (33)5.2 绘制CAD工程图纸 (33)5.3 本章小结 (34)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)- IV -哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）第1章绪论1.1本课题研究目的和意义当今社会，国家的经济飞速发展，人们生活水平越来越高出行也越来越离不开汽车。
一种新型大轴重货车转向方案设计
一种新型大轴重货车转向方案设计摘要：发展大轴重货车转向架是提高铁路重载运输能力最有效的一种途径。
分析了国外重载运输大轴重转向架的应用情况及性能特点，结合国内现有货车转向架的结构及轴重的发展趋势，根据大轴重转向架的设计原则和目标，提出了一种新型大轴重低动力作用货车转向架方案。
该转向架通过采用预紧橡胶垫、钢弹簧与橡胶堆并联的二系悬挂装置模式、吊挂式基础制动梁等措施。
该转向架具有低动力作用的性能，在空车时具有构架式转向架较高稳定性，在重车时保持了传统三大件转向架扭曲线路适应性能强的特点。
关键词：货车转向架；大轴重；低动力作用；方案一．设计意义和用途采用大轴重转向架技术，是提高铁路重载运输能力最有效的途径。
长期以来，国外一些铁路发达国家致力于提高车辆轴重。
美国所有一级铁路的标准轴重1990年后已确定为33t，目前最大轴重已达到43t。
加拿大一级铁路标准轴重已于1995年改为33t。
澳大利亚BHP重载线路的货车轴重已经提高到35t，巴西卡拉齐斯重载铁路的轴重已经达到30t，南非重载铁路的轴重已经达到26t(窄轨)，瑞典重载铁路已将轴重由25t提高到30t，俄罗斯铁路正在将货车轴重提高到27t，并且在加紧研究适用于35t轴重的轨道零部件。
印度铁路在2001年开始计划将重载列车轴重提高到25t。
我国在重载运输方面近年来也取得了很大的成就，通用货车轴重由21t提高到23t，专用货车轴重已达到了25t。
但是，在大轴重转向架技术上我国与国外先进水平相比还有一定差距。
随着我国重载运输专线的建设和客运专线的建成，部分区段的轴重将有很大的发展空间，开发研制大轴重货车转向架已势在必行。
二．国内外发展状况1国外大轴重转向架应用现状重载运输在美国、加拿大、澳大利亚、南非和巴西等国家得到较为广泛的应用，瑞典及俄罗斯、德国、法国、挪威等欧洲国家也正在应用重载运输。
以下就一些国外大轴重转向架的型号、轴重及运行速度等应用情况进行分析。
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向系统的振动 ［4］等 方 面 ，而 对 于 多 轴 转 向 系 统 与 整
车其它系统的匹配的研究却很少；对于大型的专用
车辆如油田钻机底盘多轴转向系统 ［5］及起重机械［6］
研究的重点是转向传动机构的优化设计、转向控制
策略及操纵稳定性；对于军用特种车辆多轴转向系
统 ［7］则 趋 向 于 采 用 断 开 式 转 向 梯 形 机 构 及 独 立 悬 架
2009 年 第 1 期
16
15 14 A1
123
B1
F
13 C1 D1
G
E1 H
11
12
10
4 5
A2 6
B2
7
C2
E
D2 E2
8
9
1、5．中 间 拉 杆 2．一 轴 直 拉 杆 3．一 轴 转 向 节 臂 4．中间摇臂 6．二轴摇臂 7．二轴转向助力缸 8． 二轴转向节臂 9．二轴转向梯形机构 10．二轴直 拉 杆 11．一 轴 转 向 梯 形 机 构 12．转 向 节 13．车 轮 14．一轴摇臂 15．转向机 16．转向盘
最小化控制作为最终优化目标，同时对各设计变量
进 行 优 化 得 到 优 化 结 果 ［2］。
在建立系统优化模型过程中，将空间机构简化
为平面机构分析时必定会出现误差，而直接建立的
—2—
图 3 某双前桥机械液压助力转向系统示意 电控液压助力转向系统与机械液压助力转向 系统结构基本相同 ， ［10］ 所不同的是将车速和转向盘 转角作为控制参数引入转向系统的控制，以改善机 械液压助力转向系统中轻便性和路感之间的矛盾，
·综述·
重型车辆多轴转向系统设计综述
古玉锋 方宗德 张国胜 戚玉轩
（西北工业大学）
【摘要】综述了重型汽车多轴转向系统设计的现状、主要内容及方法，分析了目前我国在该领域研究所存在的主 要问题， 提出了基于整车底盘系统集成优化匹配平台的转向系统设计方法 。 以某 8×4 载货汽车双前桥转向系统为 例，阐述了基于该方法的横拉杆设计过程。 结果表明，该设计方法能够充分发挥所集成的各优化分析软件的优势，实 现各车型设计的高效率与自动化。
设计与仿真一般是建立机－液一体化或者机－电－液 一体化联合仿真模型。 2．3 多轴转向控制技术
横摆角速度和车身侧偏角是决定汽车转向性能
汽车技术
·综述· 的两个重要参数 ， ［12］ 所以转向控制系统设计的思路 就是使车辆在转向时跟踪理想情况下的横摆角速度 和车身侧偏角，并以此来判定车辆的行驶状态 。 ［13］
x
（c）中间摇臂至二 （d）二轴摇臂至二轴
轴摇臂关系
转向节臂关系
图 2 某双前桥转向摇臂机构优化模型
多体动力学优化方法是利用多刚体动力学理
论，通过对杆件连接点坐标的参数化来确定连接点
的空间位置，进而确定待优化杆件的空间初始角度
和长度，即模型的参数化；接着建立误差目标函数，
确定待优化变量的初值，以目标函数的最大值进行
液压助力转向系统是当今重型车辆转向助力 的主流，液压助力转向系统又可分为机械液压助力 转向和电控液压助力转向系统两种形式。
机械液压助力转向系统大多使用整体式动力 转向器，其中已集成了液压助力系统，其匹配主要 考虑转向阻力、动力转向器的特性及效率、良好的 转向路感等。 为兼顾低速时车辆的转向轻便性和高 速时的转向路感，要对动力转向器的静特性进行分 析。 在选择动力转向器特性时，要考虑转向轮的回 正力矩大小及车辆经常工作的侧向加速度范围。 转 向动力缸依据各动力缸加力的合理分配，通过分析 转 向 过 程 中 助 力 缸 的 受 力 来 进 行 选 择 ［3］。
基于多体动力学理论的分析软件，为分析汽车这 类复杂机械系统 提 供 了 可 靠 的 手 段 。 ［20］ 在 ADAMS 中建立包括转向机、转向传动机构、转向助力系统、 悬架系统及轮胎在内的转向系统及整车的虚拟样 机模型，进而可对转向系统进行运动学分析和动力 学分析、转向传动机构的优化设计、转向杆系与悬 架运动干涉进行校核。 在 ADAMS 中进行转向系统 分析、设计的一般过程可用图 5 表示。
目 前 在 用 MATLAB ／ ADAMS 对 转 向 系 统 进 行 结构优化设计时，一般假定转向传力杆件为刚性及
2009 年 第 1 期
忽略轮胎特性的影响， 且把杆系结构的优化设计与 转向助力系统及悬架系统的设计完全分开 ， ［21］ 这是 不合理的。 在运用质心零侧偏角控制策略进行多轴 转向系统设计时所基于的 2 自由度及 3 自由度模型 简单有效， 但是都未能考虑转向系统与悬架系统的 耦合关系及转向系统内部杆系结构的受力变形。 文 献［22］建立了考虑车架柔性的 2 自由度模型，分析 了车架的变形对于转向系统的影响， 将有限元模态 分析方法引入转向系统的设计；文献［9］利用所推导 的 2 自由度线性多轴转向车辆模型， 对转向系统刚 度，转向助力系统加力系数、轮胎侧偏刚度等因素对 转向性能的影响进行了分析， 并建立了考虑杆系结 构及球铰链变形的六轴转向系统柔性模型； 文献 ［23］建立了基于电液作动器（E ／ H）的转向系统执行 机构非线性电液联合仿真模型。 这些都说明在重型 车辆转向系设计过程中把杆系及车体结构当作刚 体、 或者把转向系与悬架系统的设计分开独立进行 已经不利于车辆性能的进一步提升， 仅依靠某一软 件已无法完成整个转向系统的设计， 而必须采用多 学科综合优化设计的方法 。 ［24］
Key words：Heavy－duty truck,Multi－axle vehicle,Steering system,Design
1 重型车辆多轴转向系统设计概述
对于多轴转向重型车辆，如转向系统设计不合 理， 会造成不同转向轴上轮胎转角之间的相互影 响，导致轮胎的非正常磨损，整个转向杆系的受力 增大，车辆的转向性能降低，甚至影响车辆行驶安 全性。
图 1 某 8×4 载货汽车双前桥转向系统示意
2 重型车辆多轴转向系统研究现状
重型车辆多轴转向技术多与军工有关， 国外对 我国重型车辆多轴转向技术处于封锁状态， 系统的 研究报道很少。 国内对于重型载货汽车多轴转向的 研究主要集中在双前桥转向系统的机构优化设计［2］，
—1—
·综述·
此外 还 有 液 压 助 力 转 向 匹 配 特 性 ［3］、轮 胎 磨 损 及 转
系统。
2．1 转向系统的结构优化设计
目前，对于转向系统结构的优化设计主要有平
面投影及多体动力学优化两种方法。
平面投影方法是将转向摇臂机构拆分成若干个
分机构，并将摇臂投影到垂直面内，转向节臂投影到
水平面，即假定摇臂在垂直面内转动，而转向节臂则
在水平面内转动， 然后分别建立各分机构的数学模
型，再与梯形机构组合得到机构的总体模型［8］。 如对
图 3 为某双前桥机械液压助力转向系统，文献 ［9］ 给 出 的 六 轴 转 向 车 辆 液 压 助 力 转 向 系 统 原 理 与 此类似。
油箱
油泵
溢流阀
转向机
助力缸
C1
y
x
（a）一 轴 转 向 节 臂 至
一轴摇臂关系
F
A2
B1
H
（b）一 轴 摇 臂 至 中 间摇臂关系
z
A2 D2
E2
G
B2
C2
ห้องสมุดไป่ตู้
y
主题词：重型汽车 多轴汽车 转向系统 设计 中图分类号：U463．4 文献标识码：A 文章编号：1000－3703（2009）01－0001－05
Design of Heavy－duty Truck Multi－axle Steering System
Gu Yufeng,Fang Zongde,Zhang Guosheng,Qi Yuxuan （Northwestern Polytechnical University）
目前关于多轴转向控制技术的研究，国内还主 要集中于电动四轮转向，四轮转向和前轮转向车辆 与多轴转向车辆存在着较大的差距 ， ［14］ 其控制策略 大多采用质心零侧偏角控制策略。
对于多轴转向控制技术的研究比较有代表性 的有：文献［9］建立了基于零侧偏 角 控 制 的 电 液 比 例控制策略，但采用该控制策略的车辆虽在低速时 具有较高的机动灵活性、高速时具有较高的安全稳 定性，但高速时灵活性下降，因此又提出了横摆率 跟踪 H2 ／ H∞ 混合最优控制方法，增强了车辆的稳定 性 和 安 全 性 ； 文 献 ［15］ 阐 述 了 电 液 比 例 控 制 多 轮 独 立转向系统的构建方法，设计了基于 CAN 总线的电 液比例控制多轮独立转向系统，解决了因为后轮转 向带来的转向轴之间的等效轴距在转向时不定而 转向轮无法绕同一瞬心旋转的问题。 2．4 转向系统总成与整车的匹配