转向系统结构件拓扑优化

消防车辆论文 四轮转向论文 尺寸优化论文 拓扑优化论文
论文详情
四轮转向作为汽车底盘控制领域的革命性技术,能极大改善汽车的操纵稳定性和机动性。应用四轮转向技术能有效提升消防车辆在狭窄路况下的作业能力。目前针对四轮转向系统结构件的研究十分缺乏。本文运用尺寸优化和拓扑优化等手段,对四轮转向系统的结构件开展研究,主要创新研究成果如下:(1)为保证转向功能的实现,结合四轮转向技术特点和控制策略,提出一体化优化方法。基于转向梯形尺寸优化可以为结构件拓扑优化定义空间,设计了从尺寸优化到拓扑优化的流程。将不同的优化方法紧密结合,保证了结构件优化的高效。(2)提出了后轴转向梯形前置的设计方案,并进行了转向梯形尺寸优化。推导了在前后轮转角比例控制下,理想的后轴内外轮转角差值随车速和转角的变化方程。通过编程计算,得到了理想的后轴转向梯形尺寸,指出后轴转向梯形横拉杆臂要缩短,而楼梯形底角要增大。(3)选取横拉杆臂作为拓扑优化的对象,分析了左、右转极限时横拉杆臂的受力情况。根据尺寸优化定义的拓扑优化空间,以最小加权应变能为优化目标建立了拓扑优化模型。优化结果反应了载荷的传递路线,显示了将连接部空心化的趋势。(4)考虑到主销内倾角的存在,横拉杆臂绕主销轴线的转动会引起横拉杆变形,横拉杆臂锥孔上平面会受到Z轴向的载荷,改进了加载方案。优化结果显示材料分布有所改变,使用CAD软件重建模型,有限元分析结果显示去除了设计上的冗余,整体优化效果满意。针对四轮转向系统的功能实现,通过一体化的优化设计方法,对结构件进行了优化,得到了横拉杆臂的优化方案。为四轮转向系统的结构件的设计提供了指导和优化思路。
摘要第4-5页
Abstract第5页
第1章 绪论第8-13页
    1.1 课题背景第8页
    1.2 研究意义及目的第8-9页
    1.3 国内外发展状况第9-12页
        1.3.1 消防车辆四轮转向技术应用现状第9-11页
        1.3.2 拓扑优化发展现状第11-12页
    1.4 课题研究内容第12-13页
第2章 转向系统结构件优化设计方法第13-21页
    2.1 一体化优化设计流程第13-16页
        2.1.1 一体化优化设计概念第13-15页
        2.1.2 优化设计流程第15-16页
        2.1.3 优化工具第16页
    2.2 转向系统结构件优化方案的确定第16-20页
        2.2.1 四轮转向系统结构形式第16-17页
        2.2.2 四轮转向后轮最大转向角的确定第17-19页
        2.2.3 转向结构件的优化方案确定第19-20页
    2.3 本章小结第20-21页
第3章 转向系统结构件尺寸优化第21-44页
    3.1 优化目标建立的理论基础第21-27页
        3.1.1 四轮转向汽车的二自由度模型第21-23页
        3.1.2 基于质心侧偏角的控制目标理论依据第23-25页
        3.1.3 基于Ackerman转向定律的控制目标理论第25-27页
    3.2 转向角比例控制目标研究第27-32页
        3.2.1 角比例转向模型响应特性研究第27-29页
        3.2.2 理想转角比例的提出第29-32页
    3.3 横拉杆臂优化的目标函数建立第32-38页
        3.3.1 转向梯形实际的各轮转向角函数第32-33页
        3.3.2 一般形式的转向梯形优化目标函数第33-35页
        3.3.3 新型的转向梯形优化目标函数构建第35-38页
    3.4 横拉杆臂优化的约束条件第38-39页
        3.4.1 性能约束第38页
        3.4.2 几何约束第38-39页
    3.5 基于MATLAB的优化设计第39-43页
        3.5.1 最优设计理论第39-40页
        3.5.2 基于Matlab的优化方法概述第40-41页
        3.5.3 优化程序编写和调试第41-42页
        3.5.4 优化结果分析第42-43页
    3.6 本章小结第43-44页
第4章 转向系统结构件拓扑优化第44-54页
    4.1 拓扑优化方法简介第44-45页
        4.1.1 变厚度法第44页
        4.1.2 均匀化方法第44页
        4.1.3 变密度法第44-45页
    4.2 拓扑优化数学算法第45-46页
        4.2.1 遗传算法第45页
        4.2.2 优化准则法第45-46页
        4.2.3 数学规划法第46页
    4.3 拓扑优化模型的建立第46-50页
        4.3.1 变密度法的数学优化模型第46-47页
        4.3.2 优化空间定义和和网格划分第47-48页
        4.3.3 材料属性定义第48-49页
        4.3.4 载荷处理第49-50页
    4.4 拓扑优化三要素定义第50-52页
    4.5 优化结果和后处理第52-53页
    4.6 本章小结第53-54页
第5章 拓扑优化方案改进第54-62页
    5.1 改进载荷的拓扑优化方案第54-58页
        5.1.1 载荷分析第54-56页
        5.1.2 改进载荷后的拓扑优化方案第56-58页
    5.2 横拉杆臂模型重建第58-60页
        5.2.1 重建结果分析第58-59页
        5.2.2 改进重建模型第59-60页
    5.3 重建后的横拉杆臂优化结果分析第60-61页
    5.4 本章小结第61-62页
第6章 总结与展望第62-64页
    6.1 全文总结第62页
    6.2 展望第62-64页
参考文献第64-66页
致谢第66页
论文购买
论文编号ABS581736,这篇论文共66页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付19.8
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付33
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656