麦弗逊式悬架在车轮转向和跳动时的运动分析和转向横拉杆断开点的优化--《湖南大学》2003年硕士论文
麦弗逊式悬架在车轮转向和跳动时的运动分析和转向横拉杆断开点的优化
【摘要】：
汽车的悬架系统是汽车上一个重要的部分，与整车的操纵性和稳定性有密切关系。麦弗逊式悬架因其结构简单、成本较低、节省空间等优点成为目前最广泛应用于轿车和微型车上的一种独立悬架，所以对麦弗逊式汽车悬架系统的运动分析和优化具有重要意义。
本文通过研究用于转向车轮的麦弗逊式悬架的结构特点和运动特性，采用空间坐标变换方法，准确计算出前转向车轮在转向和跳动情况时麦弗逊式悬架上点的空间位置，建立了转向车轮麦弗逊式悬架在车轮转向和跳动时的物理模型和数学模型。针对一种实际车型上的麦弗逊式悬架，计算分析了转向轮跳动时前轮定位角和车轮横向、纵向滑移量的变化情况，并根据实际车型上麦弗逊式悬架的空间布置要求，建立了以转向横拉杆断开点空间位置坐标为优化变量，转向横拉杆断开点空间布置坐标可变化范围为约束条件，车轮转向和跳动时转向横拉杆长度干涉量为目标函数的约束优化设计模型。最后利用计算机进行编程计算和优化，并和转向横拉杆断开点在初始设计位置情况下车轮转向和跳动时的横拉杆长度干涉量进行了对比，得出的结果显示优化后转向横拉杆的干涉情况明显优于优化前，表明本文所采用的建模方法是可行的。
【关键词】：
【学位授予单位】：湖南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2003【分类号】：U463.3【目录】：
中文摘要2-3
英文摘要3-7
图表目录7-9
第一章 概述9-15
1．1 汽车悬架概述9-10
1．2 非独立悬架10
1．3 独立悬架10-11
1．4 麦弗逊式悬架11-13
1．5 机械设计中的优化理论13
1．6 论文的主要研究内容和目的13-15
第二章 麦弗逊式悬架运动物理模型的建立15-21
2．1 麦弗逊式悬架的运动分析15-19
2．1．1 前车轮的转向运动15-17
2．1．2 前车轮的跳动运动17-19
2．2 麦弗逊式悬架系统运动物理模型的建立19-21
2．2．1 麦弗逊式悬架系统的简化和假设19-20
2．2．2 麦弗逊式悬架系统运动的物理模型20-21
第三章 机械优化设计方法21-35
3．1 最优化设计的数学模型21
3．2 海森（HESSIAN）矩阵和无约束的极值条件21-22
3．3 约束极值和库恩—塔克（KUHN-TUCKER）条件22
3．4 最优化设计的数值计算方法22-24
3．5 约束优化设计问题的求解方法24-31
3．5．1 约束优化设计问题的直接解法24-26
3．5．1．1 可行方向法25-26
3．5．2 约束优化设计问题的间接解法26-31
3．5．2．1 等式约束优化设计问题的间接解法26-27
3．5．2．1．1 拉格朗日乘子法26-27
3．5．2．1．2 惩罚函数法27
3．5．2．2 不等式约束设计问题的间接解法27-31
3．5．2．2．1 外点惩罚函数法28-29
3．5．2．2．2 内点惩罚函数法29-30
3．5．2．2．3 混合惩罚函数法30-31
3．6 无约束优化设计问题的解法31-35
3．6．1 牛顿法法32
3．6．2 变尺度法32-35
3．6．2．1 DFP变尺度法33-34
3．6．2．2 BFGS变尺度法34-35
第四章 转向横拉杆断开点优化的数学模型的建立35-54
4．1 横拉杆断开点优化数学模型的建立思路和步骤35
4．2 空间坐标变换35-43
4．2．1 坐标变换35-43
4．2．1．1 方向余弦36
4．2．1．2 二维坐标系中的坐标变换36-38
4．2．1．3 三维坐标变换38-43
4．2．1．3．1 绕整体坐标系某一坐标轴旋转的坐标变换38-41
4．2．1．3．2 已知空间三个点在整体坐标系中的坐标，以此三点建立局部坐标系时的坐标变换41-43
4．3 麦弗逊悬架运动时的位置分析43-52
4．3．1 车轮转向时43-49
4．3．1．1 坐标系的建立43-44
4．3．1．2 车轮转动（转向）时接地点E的坐标44-49
4．3．1．3 转向节臂端点P的坐标49
4．3．1．4 主销转动时横拉杆断开点Q的坐标49
4．3．2 车轮跳动时49-52
4．3．2．1 车轮跳动时悬架的运动瞬心50
4．3．2．2 悬架和车轮绕瞬心轴的跳动角50-51
4．3．2．3 车轮跳动时P点的坐标51
4．3．2．4 车轮跳动时C点的坐标51-52
4．4 目标函数52-54
第五章 实际问题中的悬架运动分析和断开点优化54-65
5．1 实际问题中的麦弗逊式悬架参数54-55
5．2 车轮跳动对前轮定位角和前轮横向、纵向滑移量的影响55-59
5．3 车轮跳动时转向横拉杆断开点优化及结果分析59-65
5．3．1 结果分析60-65
参考文献67-69
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