多轴转向系统的运动学仿真及优化设计.PDF

２０１４年 １２月 机 械 科 学 与 技 术 Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１４ 第３３卷 第 １２期 Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．１２ ＤＯＩ：１０．１３４３３／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３⁃８７２８．２０１４．１２０６ 多轴转向系统的运动学仿真及优化设计 １ ２ 袁夏丽 ，王金员 １ ２ （ 中南大学 机电工程学院，长沙　 ４１００８３； 三一汽车起重机机械有限公司底盘研究所，长沙　 ４１０６００） × 摘要：以１０ ６型汽车起重机转向系统为研究对象，根据汽车转向理论阿克曼定理建立了多轴转向系 统的数学模型及运动学模型，运用ＡＤＡＭＳ对模型进行运动学仿真及转向性能分析。 在分析了轴间内 轮转角误差及各轴内外轮转角误差的基础上，选取转向机构上的几个硬点坐标为设计变量，分别以轴 间内轮转向角累计误差和各轴内外轮转向角累积误差最小为优化目标，运用ＡＤＡＭＳ对转向机构的Ⅱ 轴、Ⅴ轴进行轴间内轮转角和Ⅰ轴内外轮转角进行了优化设计，最后对优化后的模型进行试验验证。 关键词：多轴；转向系统；优化设计；运动学仿真 中图分类号：　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１００３⁃８７２８（２０１４）１２⁃１７９５⁃０３ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ⁃ａｘｉｓ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ １ ２ Ｙｕａｎ Ｘｉａｌｉ ，Ｗａｎｇ Ｊｉｎｙｕａｎ １ （ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ＣＳＵ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３； ２ＳＹＮＹ Ｔｒｕｃｋ Ｃｒａｎｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｒ＆Ｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０６００） × Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａ １０ ６ｔｙｐｅｄｔｒｕｃｋ ｃｒａｎｅ ｉｓｕｓｅｄ ａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ＡＤＡＭＳ ａｒｅ ｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ． Ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｅｒｒｏｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｘｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ａｎｄ ｏｕｔｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｘｉｓ，ａ ｆｅｗ ｈａｒｄ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｒｅ ｃｈｏｓｅｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ａｓ ｄｅｓｉｇｎ ｖａｒｉａｂｌｅｓ． Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｌｙ ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｘｅｓ ａｎｄ ｂｅｔｗｅｅｎ