基于ADAMS的转向机构的优化设计

利用ADAMS软件建立麦弗逊悬架转向机构的虚拟样机模型,分析了转向机构中的关键点对阿克曼转向特性和车轮前束角变化特性的影响,对转向梯形进行了优化计算.优化计算过程中把麦弗逊悬架系统和转向机构作为一个整体系统进行运动分析,考虑了车轮跳动对转向误差的影响,并根据转向过程中的实际情况给予不同的权重,使得计算结果更符合实际情况.结果表明,优化设计后改善了转向梯形的运动特性和车轮前束角的变化特性.     

某物流车非独立前悬架K&C特性分析及优化

针对非独立前悬架特性不合理而影响操纵稳定性的问题,采用ADAMS/Car软件建立物流车非独立前悬架模型。分析发现,在K(kinematics)特性仿真中,悬架前束角变化范围为-0.967°～0.413°,变化范围较大,需进行优化;在C(compliance)特性仿真中,悬架前束角和外倾角的变化范围较小,在合理范围之内。故选择敏感度较高的控制臂下硬点x坐标、控制臂上硬点x坐标为优化设计变量,将K特性仿真中的前束角、外倾角的范围变化量最小作为优化目标函数,以加权平方和法建立优化数学模型,利用响应面算法对悬架结构进行多目标优化。优化后,前束角变化范围为-0.507°～0.248°,范围变化量降低45.2%,悬架特性得以较大改善。     

基于RBF神经网络的FSC赛车转向梯形断开点优化

为了增强FSC(Formula Student China)赛车过弯时的响应和操纵稳定性,提出一种由RBF(radius basis function)神经网络进行转向梯形断开点优化的方法。首先在Adams/car虚拟样机模型中用insight模块获取64组转向梯形断开点的原始数据,然后应用原始数据对RBF神经网络进行训练,用训练好的网络优化断开点。将优化断开点代入Adams/car模型中与Car Sim赛车模型进行不足转向梯度试验和方向盘角阶跃试验对比仿真。仿真结果显示,优化后的横摆角速度峰值、稳态横摆角速度和调整时间分别降低2.13%,2.07%,16.44%,不足转向梯度值最大减少0.1 deg/g。与此同时对实车前轮反向跳动工况进行KC台架试验,对前束角变化值进行测定。在相同轮心垂直位移为±15 mm工况下,实车试验、优化后、优化前前束角变化值分别为0.02°,0.017°,0.114°,优化后前束角变化量降低85.1%。仿真和试验结果均表明,该方法有较高的可信度,提升了赛车过弯时的响应和操纵稳定性,为断开点量化设计提供一种方法。     

轻量化电动汽车后悬架优化设计

运用ADAMS/Car建立了某轻量化电动汽车的双连杆后悬架运动学模型,进行悬架双跳仿真试验,分析了后轮定位参数与轮距的变化范围。对于变化范围过大的定位参数,采用ADAMS/Insight分析部分硬点坐标对悬架参数的影响,从而进行硬点优化设计。优化后,由车轮跳动所引起的前束角和外倾角的变化范围得到减小,悬架的运动学性能得到明显提升。     

带束层冠部钢丝排列角度对子午线轮胎力学特性的影响

利用ABAQUS软件建立子午线轮胎有限元仿真模型,分别对60°/-60°、68°/-68°、76°/-76°3种带束角的轮胎进行负载运动仿真。结果表明：轮胎所受侧向力随着带束角增大而增大,60°/-60°带束角轮胎侧向力是76°/-76°带束角轮胎侧向力的52%;轮胎所受的纵向力随着带束角增大而减小,60°/-60°带束角轮胎纵向力是76°/-76°带束角轮胎纵向力的118%;轮胎的动能随着带束角增大而增大,60°/-60°带束角轮胎动能是76°/-76°带束角轮胎动能的97%;轮胎的内能随着带束角增大而减小,60°/-60°带束角轮胎初始内能比76°/-76°带束角轮胎初始内能高123%。综合对比分析3种不同带束角对轮胎的影响,得到最优带束角为68°/-68°。     

基于轮胎偏磨的悬架多目标优化设计

针对目前市场性能反馈的轮胎偏磨问题,文章提出了一种悬架优化方法。以某款轮胎偏磨严重的前麦弗逊悬架为研究对象,基于ADAMS/Car软件建立了麦弗逊悬架多体动力学模型,并通过实验数据验证了该模型的正确性;在此基础上,定量分析了前轮定位参数对轮胎偏磨的影响;为合理选择该悬架硬点,基于邻域培植多目标遗传算法(neighborhood cultivation genetic algorithm,NCGA)选取侧滑量、轮距、外倾角和前束角为联合优化目标函数,对关键硬点进行优化,从而实现了全局最优。结果表明:侧滑量、轮距、前束角的变化范围分别减小了11%、22%、98%,有效减少了轮胎偏磨,悬架综合性能得到了改善,有利于提高整车的操纵稳定性,对解决该类轮胎的偏磨问题具有一定的指导意义。     

六自由度工业机器人运动学标定方法

以SR165型六自由度工业机器人为研究对象,建立了D-H模型和MD-H模型相结合的机器人运动学模型,在运动学方程的基础上运用全微分推导机器人误差方程.运用最小二乘法和Levenberg-Marquardt法分别进行运动学标定仿真,得到Levenberg-Marquardt法的辨识效果更好.利用激光跟踪仪设计了运动学标定实验,标定后机器人末端最大误差和平均误差分别减小86.79%和92.67%.     

叉车转向机构运动学与力学分析及多目标优化

建立了横置液压缸式转向机构运动学和力学的数学模型以及转向机构的优化模型.以叉车转向机构为实例,进行了运动学与力学问题相结合的多目标优化设计研究.为验证这两个数学模型的准确性,建立了该转向机构的ADAMS模型,并将两个数学模型计算结果与ADAMS模型仿真结果进行对比.结果表明:所建立的运动学和力学两个数学模型准确地刻画了转向机构内部的数学关系,并且与ADAMS模型仿真结果完全相符;利用该优化模型,实现了转向机构活塞杆输出轴向力最小化,最大轴向力相比优化前减小了30.22%;优化后转向机构转角误差最大值为0.935°,保证了叉车有高的转向精度.     

基于NSGA-Ⅱ算法的麦弗逊悬架多目标优化

为了减小悬架定位参数在轮跳过程中的变化量和变化趋势,以改善整车的操纵稳定性,减小轮胎的磨损,搭建了悬架硬点优化设计的平台。利用多目标/多参数优化软件Isight,联合Adams/Car,在工程可行性约束条件下,应用改进型非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ对悬架系统进行寻优计算,得到Pareto最优解集。优化结果表明,悬架定位参数在车轮跳动过程中的变化量有不同程度的减小;前束角和外倾角变化最明显,变化范围由-1.11°~1.22°降低到-0.2°~0.31°,减小了78.4%,外倾角由-1.12°~1.71°降低到-0.56°~1.27°,减小了35.1%;主销后倾和主销内倾角变化范围分别减小了3.1%和4.1%,有效地降低了轮胎磨损,使整车的操纵稳定性能有所改善。     

模拟样机技术在轿车转向轮结构参数优化的应用

轿车行驶中转向轮定位参数呈非线性变化,若其变幅过大将影响操纵稳定和轮胎磨损。以定型轿车为目标研究定位参数变化规律,可实现定位结构参数优化。剖析目标车型结构及动态特性,在Hypermesh限元网格划分前处理软件中建立有限元横摆臂并进行处理,导入ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)机械系统动力学自动分析软件中的Car模块建立符合动态实体的前悬架三维刚柔耦合模型。设置边界条件导入ADAMS/car进行模拟试验,确定优化目标。根据前悬架侧滑理论,进行了双滑板侧滑试验,得到车辆侧滑量与前束值的函数关系,并利用多项式回归方法对其验证。得到最佳匹配的前束角与外倾角,调整初始定位参数并进行试验,试验结果表明:前束角变化量下降19.09%,外倾角变化量下降39.94%。     

面向侧翻试验的线控主动转向试验台架构建

为了研究通过线控主动转向系统实现的侧翻控制,需要建立合适的试验台架.首先分析了面向侧翻的线控主动转向硬件在环实验平台结构,建立了整车模型、实验管理软件和硬件平台.硬件平台中包括转向器、磁粉制动器转矩模拟加载装置和数据采集装置.分别在75°方向盘角脉冲、25°方向盘角阶跃、20km·h~(-1)车速紧急调头、80km·h~(-1)车速双移线和70km·h~(-1)车速蛇形工况下,对仿真和实验下的表征整车侧翻程度的车身侧倾角进行了监测,得到两种结果相近,说明了该试验台架的侧翻实验的适用性.     

Kinematic characterization and optimization of vehicle front-suspension design based on ADAMS

To improve the suspension performance and steering stability of light vehicles, we built a kinematic simulation model of a whole independent double-wishbone suspension system by using ADAMS software, created random excitations of the test platforms of respectively the left and the right wheels according to actual running conditions of a vehicle, and explored the changing patterns of the kinematic characteristic parameters in the process of suspension motion. The irrationality of the suspension guiding mechanism design was pointed out through simulation and analysis, and the existent problems of the guiding mechanism were optimized and calculated. The results show that all the front-wheel alignment parameters, including the camber, the toe, the caster and the inclination, only slightly change within corresponding allowable ranges in design before and after optimization. The optimization reduces the variation of the wheel-center distance from 47.01 mm to a change of 8.28 mm within the allowable range of ?10 mm to 10 mm, promising an improvement of the vehicle steering stability. The optimization also confines the front-wheel sideways slippage to a much smaller change of 2.23 mm; this helps to greatly reduce the wear of tires and assure the straight running stability of the vehicle.     

基于ADAMS软件的转向梯形计算机辅助设计

转向梯形机构是使汽车转向时实现内、外轮理想转角关系的核心部件。本文应用机械系统动力学分析软件ADAMS建立前悬架一转向系统的统一仿真模型，同时对前悬架和转向系统的运动学特性进行仿真分析，综合考虑其实际梯形转向特性与理论转向特性的接近性、转向梯形与悬架运动的协调性问题，为转向梯形设计提供了高效、精确的实用方法。     

四轮轮毂电机电动车集成控制算法实车验证

为了实车验证四轮独立驱动轮毂电机电动车驱动转向集成控制算法,开发了线控转向四轮轮毂电机驱动实验车并进行了集成控制算法实车实验。介绍了线控转向四轮轮毂电机驱动实验车部件组成和控制系统结构。根据集成控制算法验证需要,对实验车进行了转向差速功能实验和四轮独立驱动功能实验;并对基于模型预测控制理论的驱动转向集成控制算法选择方向盘角正弦输入实验进行了实车验证。实车实验结果表明:实验车具有满足集成控制实验验证所需功能;驱动转向集成控制算法够控制实车较好跟踪期望运动。     

轿车转向杆系的优化设计

汽车转向杆系的设计对轮胎的磨损和车辆的操纵稳定性都有一定的影响。在对轿车转向杆系进行优化设计的过程中,运用位移矩阵法对MacPherson式悬架和齿轮齿条式转向系统的转向杆系进行了空间运动学分析,给出了前轴内、外轮转角关系的计算方法。综合考虑转向速比、轮胎的磨损及车辆的操纵稳定性要求提出了优化目标函数,并采用可变容差法进行求解。开发了悬架的运动分析及转向杆系的优化设计程序。运用该程序对一例实际车型进行了计算,其结果与试验值符合较好,表明该优化设计方法具有较高的准确性及一定的工程应用价值。     

三轴电液转向系统硬件在环仿真

为了分析三轴电液主动转向控制算法对转向性能的影响,针对质心零侧偏角调度控制策略,利用开发的三轴电液主动转向实验平台,进行了三轴电液主动转向硬件在环仿真实验.根据车轮的转向响应时间、控制精度和车辆转向特性的主要参数的实验结果,对控制算法的控制效果进行了评价.在环实验结果表明:由于液压系统的迟滞特性影响,车轮实际转角比理论转角小,转弯半径、横摆角速度和侧向加速度都比理论值略小.     

线控主动四轮转向汽车控制策略研究

目的 针对线控四轮转向汽车横向稳定性不足及控制鲁棒性差等问题,提出一种主动转向反馈控制策略。方法 使用Simulink搭建线控转向系统转向执行机构动力学模型,将MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真,建立线控四轮转向整车模型;基于二自由度模型分析横摆角速度和质心侧偏角对汽车稳定性的影响,推导理想的横摆角速度和质心侧偏角;以横摆角速度增益恒定为依据设计理想传动比,得到期望前轮转角,以横摆角速度误差为控制量设计模糊控制器得到附加前轮转角对期望转角实时修正,实现前轮主动转向;针对横摆角速度和质心侧偏角与理想值之间的误差,加权得到稳定性控制目标;设计自适应积分滑模反馈控制策略输出后轮转角,对理想值进行跟踪,实现后轮主动转向。结果 仿真实验结果表明：所搭建的线控转向系统能够准确反映汽车动力学特性。相比无控制的机械前轮转向汽车与横摆反馈控制的四轮转向汽车,线控主动四轮转向汽车在双移线工况下将质心侧偏角控制在0值附近波动,横摆角速度跟踪误差控制在1.149 deg/s以内;在角阶跃工况下将质心侧偏角稳态值控制在0.065 deg,横摆角速度稳态值误差为0.074 deg/s。结论 线控...     

基于蒙特卡罗法的轨迹再现转向机构稳健性设计

对于转向梯形机构,以转向过程的运动精度为目标函数,以主销中心距、轴距、转向梯形底角和转向梯形臂长度四个参数作为设计变量,以最小传动角及最大角度误差作为约束,建立了基于响应面方法的稳健设计数学模型. 应用具有正态分布参数的蒙特卡罗稳健设计方法,对汽车转向机构进行了优化设计. 比较了确定性优化方法与蒙特卡罗方法的设计结果. 在转向角度误差相差不大的情况下,应用蒙特卡罗方法设计的转向机构最小传动角大,系统的传递性能及运动性能好,并且当设计变量出现微小变化时,能有效保证转向系统的运动轨迹.     

基于MPC的车道保持系统转向控制策略

针对汽车的自动车道保持系统,研究了基于模型预测控制(MPC)的转向控制策略.对车辆的侧向动力学和轮胎的侧偏特性进行分析,研究了以位移偏差、横摆角偏差和两者微分项为状态变量、前轮转向角为控制输入的侧向动力学模型;在该模型的基础上,建立了车道自动保持控制的优化性能指标和系统约束,引入了平滑的期望参考轨迹,设计了基于MPC的转向控制策略.仿真试验证明,在不同车速下,该控制策略均能迅速消除侧向位移偏差和横摆角偏差,保证车辆沿着车道中心线行驶,并有效平滑系统的动态响应,具有较好的适应性和鲁棒性.