基于凯恩方法的麦弗逊悬架转向系统性能分析及优化研究-机械工程专业论文.docx

原 原创性声明 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表 的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究 工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声 明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有 权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全 文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 日期： 导 师 签 名： 日期： 摘要 摘 要 A ABSTRACT 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 汽车独立悬架及转向系统是一个空间结构非常复杂的多刚体系统，其组件之间的 相对运动关系相当复杂，运用传统的方法计算该系统的各种性能参数很困难，要优化 系统性能参数更不容易达到理想效果。此外，传统方法没有考虑到摆臂安装空间角的 影响，得到的分析结果与实际情况有差别。而采用多体理论对系统进行分析避免了上 述问题。 本文重点对麦弗逊悬架转向系统进行研究分析。将麦弗逊式独立悬架系统及转向 机构作为一个有机整体进行研究。根据多刚体运动学中的凯恩方法创建系统多刚体模 型，列出系统各刚体的较低序号物体阵列，建立系统约束方程和运动方程。以阿克曼 转向原理为理论根据，汽车转向总误差为优化目标函数，根据实际情况中的转向误差 分布要求，引入三维连续加权函数，列写了系统数学优化模型。并以 MATLAB 为求 解工具对系统优化模型进行计算，编写了调用 MATLAB 遗传算法优化工具箱的优化 程序以及通用运动分析程序，方便对系统进行优化分析及比较。 通过对天津 TJ7136U 车型的麦弗逊悬架转向系统进行优化及运动分析，计算得出 系统优化前后转向误差的分布图及车轮定位参数的变化规律。结果优化后汽车转向误 差及车轮定位参数变化规律有了明显改善。 最后通过 ADAMS/Car 对程序优化及运动分析结果进行仿真验证，最终结果与程 序运算结果基本一致，从而证明了 MATLAB 优化及运动分析程序的正确性及可行性。 关键字：凯恩方法 麦弗逊悬架 转向系统 优化设计 MATLAB ADAMS/Car I Independent suspension and steering system of automobile is a multi-body system, which has spatial structure, and the motion relationship among the parts is very complicated, so it brings many difficulties to compute the various characteristics with traditional computation methods, and to achieve the ideal optimism effect is much more difficult. Moreover, influence of space angle was ignored in traditional method, which made the analysis results far away from the practical situation. But using the theory of multi-body system can avoid all the above problems. Based on Kane method, regard the MacPherson suspension and steering system as an integrated system, its multi-body dynamic model and array of lower serial number objects was established. Kinematical equations and constraint equations of system were set up. Based on Ackerman theorem, take total steering