一种新型汽车转向机构设计研究与仿真分析

摘要

在高速化时代,汽车的转向精度越来越受到研究及设计人员的重视,转向机构的设计对转向精度起着决定性因素,同时还对车辆的行驶安全性、耗油性、驾驶舒适性、轮胎寿命等方面有着一定的影响。因此,汽车的纯滚动转向是一个重要的研究方向。　　本文旨在设计一种新型纯滚动汽车转向机构。基于 Ackerman转向原理,在传统汽车转向机构的结构和转向误差的基础上,综合运用理论设计和计算机辅助工程技术,参考某车型转向机构的相关参数,采用逆向设计方法,提出一种对称梯形滑槽式纯滚动汽车转向机构。在SolidWorks中,进行建模及刚体系统的仿真,对新型和传统转向机构作了运动及动力性能对比分析;在ADAMS中,搭建了新型转向机构的刚柔耦合仿真系统,进行了运动性能及关键零件的受力仿真;在 HyperWorks中,对关键零件进行有限元分析及其结构上的二次设计,且对优化后的结构进行了有限元验证分析。　　刚体系统仿真结果证明,新型转向机构实现了传统转向机构无法完全满足的纯滚动转向运动,而且新型与传统转向机构具有相似的动力性能;刚柔耦合系统仿真结果证明,考虑到更贴合实际的、机构中零部件可能会发生变形的情况,所设计的转向机构也能完全实现汽车纯滚动转向,并得到了关键零件的受力参数;有限元分析结果证明,关键零件满足强度及刚度要求,且存在优化空间。验证分析结果证明,关键零件二次设计后实现了轻量化和空间的节省,零件不仅满足强度与刚度要求,而且与优化之前相比,最大应力和最大总位移都有所下降,充分验证了二次设计的合理性。

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1 绪论

1.1 本文的研究背景及意义

1.2 汽车转向机构的国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 汽车转向原理及传统转向机构误差分析

2.1 汽车转向机构功能简介

2.2 Ackerman纯滚动转向原理

2.3 传统整体式梯形转向机构的转向结构及转向误差

2.4 本章小结

3 新型汽车转向机构设计及其主要零部件的实体构造

3.1 新型纯滚动转向机构的研究与设计

3.2 新型转向机构主要零部件的实体构造

3.3 本章小结

4 新型汽车转向机构的刚体系统仿真

4.1 刚体系统仿真简介

4.2 新型汽车转向机构的刚体系统搭建

4.3 新型汽车转向机构刚体系统仿真分析

5 新型汽车转向机构的刚柔耦合系统仿真

5.1 刚柔耦合系统仿真简介

5.2 新型汽车转向机构刚柔耦合系统的搭建

5.3 新型汽车转向机构刚柔耦合系统仿真分析

5.4 本章小结

6 滑槽零件的有限元分析及拓扑优化

6.1 滑槽的模态分析

6.2 滑槽的应力应变分析

6.3 滑槽的拓扑优化

6.4 滑槽优化后的验证分析

6.5 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果