载重汽车双前桥转向机构优化设计

作者简介： 张
蕾 （９ ５一） 女 ， １７ ， 辽宁铁岭人 ， 天津职业技术师范大学副教授 ， 士， 博 主要研究方 向为汽车现代设计 方法 、 障诊断 。 故
２１ ０ ２年 １ 中 国制 造业信 息化 ０月
第４ 卷 １
第 １ ９期
用 固定 副 约束 。转 向节与 车身之 间通 过弹簧 连接 ， 当悬 架推 杆上下 移 动 时 ， 簧伸 缩 ， 拟 悬 架 的运 弹 模
（ ８个 ） 转 向梯形 机 构 （ 、 ２个 ） 后 桥 、 、 车身 （ 简化 为 球体 ） 等组 成 ， 图 １所示 。 如
向， 减小 轮胎 的磨损 ， 了要 保 证 每 轴 车轮 内外 侧 除
转 角 的关 系 ， 同时还要 满 足不 同车轴 之 间同侧 车轮
转角 的关 系 。 目前 ， 于多 轴转 向车辆 主要 有 ２种 对 设计 方法 Ｊ一种 是转 向 系统 采 用微 电控 制 原理 ； ： 另一 种是 根据 车辆具 体 的车身 和车轴 尺 寸 ， 用解 析
向性 能 的评 价 结 论 。
关键 词 ： 双前桥 转 向机 构 ； 真模 型 ； 化设 计 仿 优 中图分类 号 ： ４ ３ ４ Ｕ ６ ．２ 文献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ：６ ２—１ １ ２ １ ） ９－ ０ ３一 ３ １７ ６ ６（０ ２ １ ０ ６ ｏ 度 为 ６ ０ ｍ， ９ ｍ 后悬 挂 的长度 为 ６ ０ ｍ。 ４ｍ
双前桥 转 向汽车 有 ２个前 桥 同时参 与转 向， 其
结构 及动力 学 特 征 比传 统 的单前 桥 转 向复 杂 。对
于双 前桥 转 向机 构 ¨ Ｊ 为 了实 现 汽 车 的最 佳 转 ，
建立 该 汽 车 双 前 桥 转 向 机 构 整 车 仿 真 模 型 。 简化 后 的仿 真模 型包 括 车辆 的行驶 系 、 架系统 和 悬 转 向机构 ， 主要 由转 向节 （ ） 车轮 （ ４个 、 ８个 ）悬 架 、
动特性 。转 向节 与轮 胎 之 间通 过 旋 转 副连 接 。对 于后 轴 部 分 ， ２个 后 轴 与 车 身 之 间也 通 过 悬 架 连 接 ， 接方 式与前 悬 架 相 似 ； 轴 与轮 胎 之 间 也通 连 后 过旋转 副连 接 。模 型所 加 的 运 动激 励 为 使 车轮 转
后桥 轴距 为 １７０ｍ 前 桥 至第 三轴 距离 为 ５４ ０ ０ ｍ， ０
ｍ 前 桥 至 第 四轴 距 离 为８ ０ ｍ 前 悬 挂 的 长 ｍ， ０ ０ ｍ。
收 稿 日期 ：０２— ６— ４ ２ １ ０ ０ 节之 间使 悬
基 金 项 目 ： 津 职业 技 术 师 范 大 学 基 金 资助 项 目（ Ｊ １— ７ 天 Ｋ ＹＩ ０ ）
摘要 ： 以多体 系统动 力学理论 为基 础 ， 用 多体动 力学 软件 Ａ Ａ 应 Ｄ ＭＳ建 立 了载 重汽 车 双前 桥 转 向
机构 动 力学仿真模 型 ， 以及 转 向梯 形机 构及 中 间摇臂 机 构 的数 学模 型 。基 于各 机 构转 角误 差 最 小对设 计参数 进 行 了仿 真优 化分 析 。通 过仿 真 分析 ， 到 了双 前桥 转 向机 构 的优 化 结 果 以及 转 得
向 的轮 胎 阻力矩 。
向节 臂长 度 （ ３）为 ２ ８ ｒ Ｌ ０～ ０ ｍ。 ａ
图 １ 仿 真 模 型
仿 真模 型 的约束 副主要包 括旋 转 副 、 副 。对 球 于转 向传动 机构 ， 各转 向梯形 臂 与转 向节之 间使 用 旋 转副 约束 ； 向梯形 臂与转 向横 拉杆 之 间使 用球 转
副 约束 ， 向横 拉 杆 与 中 间摆 臂 之 间 使 用 球 副 约 转 束 。对 于双 前桥转 向机构 的 中间摇臂部 分 ， 垂臂 与 直 拉杆 之间 采用 球副 约束 ， 余各 杆件 之 间均采用 其
旋 转副 约束 ； 垂臂 与车 身 之 间也 采用 旋 转 副 连 ２个 接 。对 于悬 架 系统 ， 架 由上 下 ２部 分 （ 筒 和 推 悬 缸 杆 ） 成 ， 用 移 动 副 连接 ， 架 上部 分 （ 筒 ） 组 应 悬 缸 与
１ 仿 真 模 型 的 建 立
某双 前桥 转 向重 型 汽 车 ， 效 载 荷 １ｔ 总 重 有 ８， ３ｔ １。前轮 距 为 ２３ ０ ｍ 后 轮 距 为 ２３ ０ ｍｍ， ０ ｍ， ８ 前
．
现代设计与先进制造技术 ・
张 蕾 董恩围 梁 堂 重塑主 煎 堡
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载 重汽 车双 前 桥 转 向机构 优 化 设 计
张 蕾 董 恩 国 ， ， 梁立 学
（． １ 天津 职业技 术 师范大学 汽车 与交通 学 院 ， 天津 ３０２ ） ０ ２２ （ 。 口市农业 工程 学校 招生 办 ， 宁 营 １ １５ ０ ） ２营 辽 ： １０ ９ ３
其进行了仿真分析。文献 ［ ］ ８ 针对重卡双前桥转
向摇 臂机 构提 出了多 目标 优化 模 型 。本 文 应 用 多体 动力 学 分 析 软 件 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ建 立 了某 重 型 汽 车 双前 桥转 向机 构 的仿 真 模 型 ， 以空 间 运 动为 基 础 ， 对其 进行 多 目标优化 设计 分析 。
法构 造 出不 同杆 长 的转 向机 构 。文 献 ［ ］ 立 了 ５建
双轴 转 向 ８× ４货 车 的多 体 系 统 动力 学 模 型 ， 车 对
辆进 行 了平 顺 性 分 析 。文 献 ［ ］ 立 了双 前 桥 转 ６建 向系统 瞬时转 动 中心 的数 学模 型 ， 出了转动 中心 得
位置 的一 般公 式 以及 一轴 、 二轴 转角关 系式 。文 献 ［ ］ 用 多体动 力学 软件 Ａ Ａ ７利 Ｄ ＭＳ建 立 了某 重型 汽 车 双前桥 转 向系统 动力学 模型 ， 并根 据设 计参数 对