转向的研发方法.docx
- 文档编号:25282380
- 上传时间:2023-06-06
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:1.72MB
转向的研发方法.docx
《转向的研发方法.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《转向的研发方法.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
转向的研发方法
改善商务用车机械转向系统转向力的开发方法
摘要
除了满足规范标准之外,在机械转向系统中,较小的转向力是很必要的,以便在转弯的时候使驾驶舒适,操作容易。
转向和悬架系统中的所有零件在车辆的最终转向力合成中起着重要的作用。
在影响转向力的所有因素中,一下几个参数很重要:
1、转向轮侧偏角
2、转向系统的规定
3、转向传动机构中的摩擦,如转向柱总成,转向器总成
4、轮胎静态摩擦力矩
本文章详细分析了转向系统中每个参数的影响作用。
分别对以上参数单独研究和结合研究,来判断其在转向力中的作用。
在一个机械转向系统中,以上所列参数在转向力中的作用占35%,而摩擦力自身占25%。
转向传动机构尺寸和机构的优化设计在获得一个特定的转向力中起到很重要的作用。
通常,这个方法在机械转向系统转向力的优化中是唯一的方法。
然而,这些参数的变化影响结构加强点,从而导致制动转向,路面不平转向和克曼角度错误值的变化。
本文章论述了转向力优化的研究方法。
这个方法以一种正确平衡的方式考虑了以上两个方面,即影响转向力的以上所列参数,以及设计和尺寸的微调(基本步骤)。
这个方法论解释了对于如何处理转向力优化中的模糊值系统的方法步骤。
用三个案例的研究来阐述在转向力中各个参数的作用以及用于优化这些参数的方法论的应用。
通过应用此方法论修改的参数可以使车辆转向力减少将近38%。
简介
在车辆开发过程中,优化转向和悬架的设计来达到舒适和安全是很重要的。
而且,在轻型商用车中,通过优化转向力来减少对助力转向的需要从而节省费用。
有时,选择对助力的开关至关重要,这使在研发阶段转向力的评估和优化变得很重要。
为了改进转向力我们做了大量的研究工作。
影响转向力的所有因素可以概括的分为三个部分,即:
1、转向传动摩擦
2、车辆系统参数
3、转向系统设计
典型的所需的转向力值是通过设计转向系统来获得的。
本文章提出了一个实际的系统的方法可以应用到模糊设计上,从而获得所需的结果。
本文用一种可以解释方法论的逻辑和涉及到全面的参数的方式提出了论题。
单个零件的设计评估的详情留给读者随后的研究和学习,因为如果处理合适的话,每个零件将会符合本文章。
所提出的方法论
提出的工作的目标是来决定影响车辆转向力的起主导作用的因素。
接下来所提出的方法论来确定车辆转向力的减少:
1、对于一给定车辆,影响转向力的不同因素的识别。
把这些因素按上述分为三个部分。
绘制一个图标(附录a)以分类的方式来描绘这些因素。
2、至于每个实验设计的流程图,参考附录b,所有作用转向力参数的作用有待研究。
3、研究这些主导的因素来获得所需的结果。
影响转向力值的主导因素各个车辆模型不同,可能属于三个分类范畴中的一个或多个,这些通常可能成为案例。
本文章通过对三个案例的研究阐述系统的方法来解决这些因素。
转向传动摩擦
转向器通过转向柱,万向节,隔振器与转向盘相连。
进一步,通过转向传动机构,球铰链,转向轴和转向销与车轮相连。
除了转向器之外所有的这些零件都产生摩擦。
系统需要克服这些摩擦。
在这三个部分中,摩擦部分要首先优化,因为预定的设计可能没有考虑到制作和装配的可变性因为摩擦所导致的转向力的增加。
系统中预定的转动即,转向轴转动,转向销末端的转动和车轴的转动,如果没有正确的获得将会进一步导致转向系统摩擦的增加。
以下阐述概括的方法论来测定转向传动摩擦
转向传动摩擦测定的方法论
车辆(右边驾驶)应该停在水平路面,适应仪表化的转向盘。
转动转向盘,从直行状态到左手锁止再到右手锁止状态再转回到直行状态。
获取转向角度的数据,通过仪表化的转向盘的转动,以及考虑到车辆静态下的时间数据的转向力。
从仪表化的转向盘为车辆转向盘的直径获取外推转向力数据。
顺序地执行一下步骤:
1、所有的转向传动机构相连。
2、前LH轮连接在LH转向拉杆臂处移除
3、前RH轮连接在RH转向拉杆臂处移除
4、转向纵拉杆和转向轴分离
5、转向纵拉杆和转向摇臂分离
6、转向柱和转向器分离(U型万向节位置不变)
7、所有的转向传动机构相连,RH梁侧轴支撑在支架上,RH轮胎总成移除
如果车辆有双转向轴,从接替杆总成和第二转向轴分离。
图1是典型的图标,显示了作用在转向力的摩擦力的效果,此图是通过绘制转向力对转向盘转过的角度而得到的。
是由顺序地进行上述的步骤,重复以上七个事件中的每个所得到的。
在图1中,蓝色数据曲线表明转动车轮所需的力,所有的机构已经相连。
在数据获取的过程中,车轮摩擦力和其他转向机构的摩擦力限制转向车轮的转动。
在数据获取过程中,顺序的进行步骤,因为传动机构是一个一个的移除,转动转向盘所需的转向力在减少,导致转向时的转向角度增加。
进一步,红的和粉红色的数据曲线亦是如此(数据是由和齿扇轴相连的摇臂轴所获得的,其他的传动机构去除)。
和齿扇轴相连的摇臂轴的行程有行程限制(其行程是由布置在车架上的转向器所限制)。
再者,黄色数据曲线(仅有转向器相连)是由和转向器相连的转向柱获得的,此时转向螺杆的行程不受任何限制。
转向盘的行程和转向螺杆上可获得的行程相一致,因此可在转向盘获得高的转向角度。
转向柱分为两节,连接转向万向节,进一步通过另一个万向节和转向器相连。
在转向柱的旋转过程中,所测得单个摩擦力(由每个万向节在它花键中所引起的)是微不足道的。
因此,由万向节的摩擦力所引起的转向力的测量值是可以忽略的。
表1显示了对于所做的每个实验的命名。
单独的传动机构和轮胎在摩擦力的作用可以由以上简单的计算结果的表格来得到。
正如之前所提到的,转向轴和转向销可以和规格想比较和测量。
案例研究1解释了在转向力及它的优化中摩擦的效果。
车辆系统的参数
车辆系统参数在决定转向特性中起到很重要的作用。
研究它们的作用以及调节这些参数来改变转向力。
在转向力改善所提到的方法轮中,这些参数占用第二优先级。
在转向力评估的分析中,可以观察到,车辆系统参数的很小的改变对车辆运行是微不足道的,但对转向力有着巨大的作用效果。
下面列出如下因素:
1、轮胎尺寸
2、前桥反应
3、转向轮侧偏角
4、主销的推力
案例研究2解释了车辆系统参数在转向力和它的优化中的影响
转向系统设计
转向系统包括传动机构和转向器自身。
在设计中任何改变将会主导的影响转向力值。
这些参数的优化有这样一个范围:
制动转向,路面不平转向,阿克曼错误以及包装限制。
这些因素罗列如下:
1、转向传动比
2、传动机构的长度和偏移量
3、转向盘直径
案例研究3解释了车辆系统设计参数在转向力和它的优化中的影响
案例研究1
这个主题车辆TLCVS-9卡车,其详情在目录c中介绍。
美国能源部三个影响转向力的主要因素确定之后,这些因素在允许变动的范围内可做最大的变动。
图2是关于转向力实验的图表,表3是对S-9T车辆转向力优化的图表。
可以总结出,在转向力减少的作用中,摩擦占25%,车辆系统参数(主销后倾角)占11%,转向系统设计(摇臂长度)占9%
车辆中的摩擦力和主销后倾角的变化影响很大,尤其是从主观和客观上对车辆匹配的影响。
摩擦力的减少改善了转向路感,广泛地提高了驾驶的信心(过多转向是)。
主销后倾角的改变可以来评价:
1、转向回正性,2、车辆稳定性,3、制动状态下车辆的漂移,4、轮胎寿命评估,5、最大速度时的稳定性,6、车辆直行时的漂移(无制动状态下),7、制动转向。
相比于车辆现在的主销后倾角没有显著的变化。
案例研究2
研究的主体车辆是L-9T货车;其详情在附录d中介绍。
这款车是在L-7T货车的基础研发而来,其悬架,转向和车辆系统参数得到了加强。
因此,在美国能源部所规定下每个部分对转向力的影响都得到了研究。
图3是关于转向力试验的图表,表4是关于L-9T转向力的优化工作。
可以得出,对转向力的影响当中,车辆系统参数占15.5%(增加车轮尺寸,前轮反应以及推力轴承的应用),转向设计参数占29%(转向摇臂长度的减少量以及高转向器传动比的应用)
案例研究3
主体研究车辆是12.5吨越野车;其详情在附录d中介绍。
这个案例典型地解释了在允许修改的最大可能范围内设计的限制和优化的可能性。
其次在转向系统转向助力关闭时,车辆成为一个手动转向,机械转向。
美国能源部三个影响转向力的主要因素确定之后,这些因素在允许变动的范围内可做最大的变动。
图4是关于转向力实验的图表,表5是对车辆转向力优化的图表。
可以得出,转向系统设计参数(即转向盘直径,传动比,摇臂长)在影响转向力的作用中占30%。
转向盘直径增加20毫米对12.5吨越野车的驾驶人机工程学来说没有太大的影响,然后如果再增加则驾驶员无法接受。
在转向器中应用3.7的高转向齿轮传动比是可能的,但进一步增加齿轮传动比,则推荐使用高系列的转向器。
摇臂轴长度减少18mm,通过弹簧行程0.03min/mm增加了路面不平转向,主观上在制动状态下观察不到车辆侧向误差,但进一步优化则是不可能的。
梯形臂的优化是可能的,因为阿克曼错误值是正常行驶时可接受车轮偏转18度。
参照图5,是阿克曼错误值比较的详细图。
在现有的车辆阿克曼错误进行了优化,使减少擦洗,摩擦和轮胎磨损,但进一步优化,这是减少转向力,仍然留在边界阿克曼错误条件的可接受性。
总之在推动阿克曼错误可接受的带宽的尽头。
影响助力模式的因素不在此文章内,因此,这些因素不予考虑。
推断
1、从研究案例可以清楚地看出,三个部分传动比数值对每个车辆模式是不一样的。
2、在每个车辆模式中,影响转向力的参数及其数值时不同的;而且,对每个车辆模式来说,最大允许修改值也是不同的。
3、三个部分的连续分析以及进一步的系统的全面的方法对每个因素来说是必须的,这研究过程中需要对转向力进行周密的检查。
结论
1、所开发的方法论提出了一个实际的方法,一个系统的方法,可以用来处理设计上的模糊来获得转向力的优化。
2、正如三个研究案例所解释的,应用这个方法可以大大地减少转向力约37%。
所列的参数在单独和组合研究来达到所列结果。
最后达到的标准对顾客来说可以接受,满足标准。
3、用这种对转向力有主导影响作用的系统的方法,识别,可以很快识别。
这也有助于缩短设计的循环周期,将近于75%。
原来需要50天的设计,只需要7天。
4、所提出的方法可以应用到多种人工转向系统。
参考
联系
感谢
本文的作者想要衷心的感谢工程研究中心的团队,感谢他们在试验的帮助与支持。
向AKJindal博士致以崇高的感谢,感谢他的不断支持与鼓励,这使得试验完成的很成功。
附录
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 转向 研发 方法