重型汽車雙前橋轉向機構參數化模型與設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　針對在雙前橋轉向重型汽車行駛中中存在的輪胎異常磨損的問題，利用ADAMS/view軟件建立了樣車雙前橋轉向機構參數化模型，并進行了運動學仿真分析，得到車輪轉向的實際轉角與理論轉角存在較大誤差。隨后將ADAMS/view與ISIGHT軟件進行集成，并基于選擇的設計變量與目標函數，在ISIGHT中利用正交數組法對設計變量進行DOE分

2、析，得到對車輪的理論轉角與實際轉角的差異值影響最大的11個設計變量。最后，利用多目標遺傳算法（NSGA-II）在ISIGHT中對轉向機構進行優(yōu)化，并將優(yōu)化后的數據導入ADAMS/view中重新進行仿真。優(yōu)化結果表明：優(yōu)化后的車輪實際轉角與理論轉角之間誤差大大減小，車輪在轉向過程中發(fā)生的異常磨損問題也得到了有效的改善。</p><p>　　關鍵詞：雙前橋轉向機構；ADAMS/view；ISIGHT；DOE分析；NS

3、GA-II遺傳算法</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Tire abnormal wear always occurs in heavy duty cars with dual-front axle steering system. Using ADAMS/view software to build parametric mo

4、deling and the kinematic simulation analysis for dual-axle steering system, finally proved that there is an obvious tolerance between actual and theoretical wheel turning angle. Then integrated ADAMS/view and ISIGHT soft

5、ware based on the selected design variable and objective function. In ISIGHT using DOE analysis by orthogonal array method for design variable</p><p>　　Key Words: Dual-front axle steering system; ADAMS/view;

6、 ISIGHT; DOE analysis; N?o?n?-?d?o?m?i?n?a?t?e?d? S?o?r?t?i?n?g? ?G?e?n?e?t?i?c? ?A?l?g?o?r?i?t?h (NSGA-II).</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　

7、　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景與研究意義1</p><p>　　1.2 雙前橋轉向機構的理論研究與應用現狀2</p><p>　　1.3 本文研究的主要內容3</p><p>　　第二章 雙前橋轉向系統(tǒng)的理

8、論基礎5</p><p>　　2.1 轉向系統(tǒng)總體結構的概述5</p><p>　　2.2 單軸轉向系統(tǒng)的轉向原理7</p><p>　　2.3 多軸轉向系統(tǒng)的轉向原理8</p><p>　　2.4 本章小結9</p><p>　　第三章 雙前橋轉向機構模型的建立10</p><p>

9、;　　3.1 ADAMS/view簡介10</p><p>　　3.2模型的建立10</p><p>　　3.2.1 機構方案與模型數據的確立10</p><p>　　3.2.2 ADAMS/view中建立模型14</p><p>　　3.3 參數化模型17</p><p>　　3.3.1參數化建模簡介17

10、</p><p>　　3.3.2參數化建模17</p><p>　　3.4 建模中應注意的問題22</p><p>　　3.5 本章小結23</p><p>　　第四章 模型機構的仿真分析24</p><p>　　4.1 雙前橋轉向的理論分析24</p><p>　　4.2轉向機構的實

11、際轉角測量25</p><p>　　4.3 雙前橋轉向機構的仿真與后處理26</p><p>　　4.3.1機構的仿真26</p><p>　　4.3.2結果后處理27</p><p>　　4.4 本章小結30</p><p>　　第五章 基于Isight的模型優(yōu)化設計31</p><p

12、>　　5.1 Isight軟件簡介31</p><p>　　5.2 ISIGHT集成ADAMS/view31</p><p>　　5.2.1 集成的概念及意義31</p><p>　　5.2.2集成需求文件的準備32</p><p>　　5.2.3 輸入文件的參數化33</p><p>　　5.2.4

13、輸出文件參數化33</p><p>　　5.3 實驗的設計（DOE）35</p><p>　　5.3.1 目標函數的建立35</p><p>　　5.3.2 雙前橋轉向機構實驗設計(DOE)分析36</p><p>　　5.3.3執(zhí)行DOE結果分析38</p><p>　　5.4雙前橋轉機構參數的優(yōu)化設計3

14、9</p><p>　　5.4.1優(yōu)化方法39</p><p>　　5.4.2 確定優(yōu)化設計變量41</p><p>　　5.4.3優(yōu)化模型的運行及結果41</p><p>　　5.5本章小結45</p><p>　　第六章 全文總結46</p><p>　　6.1 主要結論46&l

15、t;/p><p><b>　　6.2 展望46</b></p><p><b>　　參考文獻48</b></p><p><b>　　致謝49</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><h3>　　1.1

16、 課題背景與研究意義</h2><p>　　隨著改革開放的成果逐步顯現，國內的經濟得到了穩(wěn)步提升，社會發(fā)展對于物資的調配要求也越來越高，國內的物流行業(yè)因此也被帶入了跨越式發(fā)展的步伐。在物流行業(yè)中，占有核心地位的就是公路運輸，而與公路運輸息息相關的則非重型卡車為首了?，F有的國內物流公司中，無一不以最少的消耗、最低的成本換取最大的利益為目的經營，因此對于具有更大的載貨能力的重型卡車的需求量越來越大。</p>

17、;<p>　　要使汽車具有更大的承載能力，增加載重汽車的軸數是最直接的方法[1] 。因此具有多個軸的重型卡車就孕育而生了，然而更多的軸所帶來的問題，例如機動性與平順性，為了解決這一問題，很多汽車公司推出了具有雙前橋轉向能力的汽車以改善汽車的性能。然而，相對于單橋轉向的汽車，雙前橋轉向能力的汽車的轉向機構更為復雜，在轉向時由于四輪同時發(fā)生轉動，需要同時協調一致，而在實踐中卻經常出現偏差，因此，很有必要對于其轉向機構進行深入的

18、探討與研究。</p><p>　　由于經濟發(fā)展與物流進步的需要，具有重型承載能力的卡車在公路運輸中起到了舉足輕重的作用，為了增加汽車的承載能力，增加汽車的軸數成了最有效的解決辦法，然而卻會使車輛的轉向系統(tǒng)變得更為復雜。在轉向時，由于多個轉向輪同時發(fā)生轉動，同時引發(fā)的地面阻力也會隨之增大。在理論情況下四輪的轉向能力應滿足阿克曼轉向原理，內側的轉彎半徑應該小于外側的轉向半徑，并且轉向半徑的圓心應與后軸的延長線交于一點

19、，然而在實際中，這一關系很難得到實現，由于轉向輪會相對于地面發(fā)生不必要的滑動，并且導致轉向半徑的增大。此情況不僅會影響整車的機動性，并且會導致輪胎因為異常磨損而形成的壽命簡短，整車的轉向性能也會下降。由于雙前橋轉向機構的復雜性，這些問題在所難免。因此，在這種雙前橋轉向機構的設計中必須要從結構上對裝置進行優(yōu)化分析，從而滿足阿克曼轉向原理，以減小地面與輪胎之間形成的不必要的摩擦、增大輪胎壽命并且提高整車的轉彎特性。另外，從整車性能角度來說，

20、也可以提高車輛的操縱性與對抗輪胎偏移的特性 [2] 。</p><h3>　　1.2 雙前橋轉向機構的理論研究與應用現狀</h2><p>　　具有多軸轉向能力的重型卡車對于經濟的發(fā)展建設有著至關重要的作用，各大廠商都推出了雙前橋轉向重型商用車。但是由于車輪存在的異常磨損的問題，國內很多知名的大學、研究機構甚至是一些大型的卡車公司都對其進行過深入的研究。事實上很多的汽車公司在這方面都已經有

21、相當成熟的技術，現在市場上的許多卡車都是這些技術的產物。例如中國東風汽車股份有限公司推出的東風大力神系列重卡，采用的是4x4的搖臂型雙前橋轉向系統(tǒng)，工作情況非常出色。中國的柳州汽車有限公司在雷諾公司的基礎上進行了改進，并且發(fā)明了適合中國國情的數據庫實驗法[3]。為了使轉向梯形機構的性能得到提高，安徽華菱汽車股份有限公司對于重型卡車的雙前橋轉向系統(tǒng)進行了建模和優(yōu)化分析。不僅如此，理論研究方面，華菱汽車公司技術中心的呂召全更是開發(fā)了雙前橋轉

22、向機構梯形機構的優(yōu)化設計程序，為雙前橋轉向優(yōu)化方法開辟了新的路徑[4]。中國重汽集團也對雙前橋轉向優(yōu)化技術進行了深入的研究，在經過了嚴謹的理論分析計算與優(yōu)化設計之后，他們提出了最佳平方逼近法以對現行的經典雙搖臂機構進行設計，試圖從結構上對現行的轉向機構進行優(yōu)化，從而實現徹底優(yōu)化[5]。如圖1.1為雙前橋轉向卡車</p><p>　　圖1.1 雙前橋轉向卡車實車圖片</p><p>　　吉林

23、大學的汽車研究實驗室在ADAMS中建立了雙前橋轉向的多體動力學模型，在軟件的環(huán)境中對雙搖臂機構進行了優(yōu)化設計，行之有效的提高了雙前橋機構的轉向特性[6]。合肥工業(yè)大學的張代勝教授在雙前橋轉向機構的研究開辟了新的角度，他們利用虛擬樣機技術對機構的運動學動力學及干涉進行了分析，對未來的研究打下了行之有效的基礎。同一學校的程小虎同學則利用靈敏度分析的方法對機構進行了優(yōu)化[7] 。武漢科技大學的朱林同學通過在ADAMS中對雙前橋轉向機構進行仿真

24、分析，并且利用Insight內置模塊對機構進行了行之有效的優(yōu)化，為雙前橋轉向機構未來的發(fā)展打下了堅實基礎。</p><p>　　在國外，多橋轉向機構得到了很廣泛的應用。在1960年以前，德國已經研發(fā)出了4x4轉向的行之有效的解決方案，直到現在，法國的制造商尼古拉斯工業(yè)集團已經研發(fā)出了10*10的重型牽引車，此車型也為目前世界上最大的牽引車。美國的福萊納公司在最近也推出了基于長頭卡車的雙前橋轉向汽車。德國的曼集團特

25、種車輛也都推出了多橋轉向的重型車輛[8] 。目前最先進的當屬瑞典的沃爾沃公司，他們推出的最新技術能使擁有多個軸的卡車進行獨立轉向[9]。理論研究方面，印度的Manmohan Singh等印度汽車研究所的研究人員也在基于阿克曼原理與ADAMS環(huán)境中對雙前橋轉向機構進行了仿真分析，并結合ADAMS內部的Insight功能優(yōu)化參數，為雙前橋轉向機構的優(yōu)化提供了一種最為有效的方式[10]。另外，其他美國大學例如麻省理工學院與愛丁堡大學也對多橋轉

26、向機構運用Haperworks進行拓撲優(yōu)化，并取得了一些成果[11~12]。 </p><h3>　　1.3 本文研究的主要內容</h2><p>　　本文的主要研究內容主要有以下幾個部分：</p><p>　　研究多軸汽車雙前橋轉向系統(tǒng)的結構及轉向原理，分析轉向輪異常磨損的影響因素。</p><p>　　針對磨損問題，根據逆向掃描的得到的硬

27、點坐標，在ADAMS/view中建立雙前橋轉向機構運動學模型，并對模型進行參數化處理，且在軟件環(huán)境下對模型進行仿真，以確定引起輪胎異常磨損的主要原因。</p><p>　　利用ISIGHT軟件集成技術，編輯simcode模塊，實現ADAMS/View運動學仿真集成，建立聯合仿真分析流程。</p><p>　　深入研究多目標優(yōu)化設計方法與算法，及優(yōu)化目標，應用DOE分析方法進行研究，并選用最

28、合適的方法在ISIGHT中對轉向機構的設計變量進行DOE分析。</p><p>　?。?）根據DOE分析結果與實際制造的可行性確定優(yōu)化變量，并給定范圍。研究多目標算法，在ISIGHT中對選取的變量進行優(yōu)化，并將結果導入ADAMS/view，再次進行仿真，將優(yōu)化后的仿真結果與優(yōu)化前的結果在后處理中進行對比分析。</p><h2>　　第二章 雙前橋轉向系統(tǒng)的理論基礎</h2>

29、<h3>　　2.1 轉向系統(tǒng)總體結構的概述</h2><p>　　汽車轉向就是在車輛的行駛過程中，依據駕駛員的想法意志而改變車輛的行駛方向。駕駛員會通過一套專設的機構使汽車轉向橋相對于軸線偏轉一定的方向，而這一套專設機構就被成為汽車的轉向系統(tǒng)。此系統(tǒng)在汽車行駛時，也用來保證各輪之間有合適的轉角關系。根據轉向能源的不同，汽車的轉向系統(tǒng)可分為機械轉向系統(tǒng)與動力轉向系統(tǒng)兩大類 。</p>&l

30、t;p>　?。?）機械轉向系統(tǒng)：在汽車需要轉向時，駕駛員對方向盤施加一個轉向力矩，此力矩傳過轉向軸、萬向節(jié)和轉方向傳動軸之后再輸入轉向器。傳動搖臂接收減速后的運動和經過適當放大后的力矩，之后通過直拉桿傳給轉向節(jié)臂。以此帶動左輪偏轉，并通過轉向梯形帶動右輪進行偏轉。圖2.1所示為機械轉向系統(tǒng)的組成和布置示意圖。</p><p>　　圖2.1 機械轉向系統(tǒng)的組成和示意圖</p><p>

31、　　1——轉向盤 2——轉向軸 3——轉向萬向節(jié) 4——轉向傳動軸 5——轉向器 6——轉向搖臂 7——轉向直拉桿 8——轉向節(jié)臂 9——左轉向節(jié) 10、12——梯形臂 11——轉向橫拉桿 13——右轉向節(jié)</p><p>　?。?）動力轉向系統(tǒng)：此轉向系統(tǒng)在除了駕駛員為動力源進行轉向之外，還兼有發(fā)動機動力為助力能源。圖2.2為某動力系統(tǒng)示意圖。在大多數情況下，很大一

32、部分所需要轉向的能量都由引擎所提供的動力提供[13]。相對于機械轉向系統(tǒng)，這樣的轉向機構的區(qū)別為增加了動力助力裝置，相對于之前的轉向系統(tǒng)，使駕駛員更加省力。</p><p>　　圖2.2 某動力轉向系統(tǒng)的示意圖</p><p>　　1——轉向盤 2——轉向軸 3——梯形臂 4——轉向節(jié)臂 5——轉向控制閥 6——轉向直拉桿 7——轉向搖臂 8——機械轉向器 9——轉向油罐

33、 10——轉向液壓泵 11——轉向橫拉桿 12——轉向動力缸</p><p>　　轉向系統(tǒng)是由多個復雜的零部件組成，例如轉向器、轉向盤、轉向桿系等零部件。對于轉向系統(tǒng)的設計要求如下：</p><p>　　在汽車行駛狀態(tài)時，為了使車輪不發(fā)生不必要的磨損，應保證所有車輪的轉向中心交于一點。</p><p>　　為了提高車輛的操控性能，在行駛過程中，應保證車輛的轉向不

34、會因為到地面的干擾而使車輛未按計劃方向行駛。</p><p>　　為了盡可能保證駕駛員的路感，應使駕駛員在轉向過程中施加的力矩盡可能小。</p><p>　　應安裝有在車禍發(fā)生的過程中保護駕駛員的措施。</p><p>　　在球頭處應裝有調整機構以減小摩擦間隙。</p><p>　　應盡量減小懸架與轉向機構的干涉，以減小車輪在行駛過程中的不必

35、要的擺動。并且使車輛的運動更加協調。</p><h3>　　2.2 單軸轉向系統(tǒng)的轉向原理</h2><p>　　在目前的大部分車輛中，幾乎都是采用的單軸轉向系統(tǒng)。為了滿足阿克曼原理，以使在轉向時輪胎的磨損程度達到最低。其工作原理為在車輛發(fā)生轉向的工況時，前軸各車輪的軸線應與后軸的延長線交于一點，由于汽車的后軸裝有差速器，因此后軸的兩個車輪可以以不同的速度進行轉向。然而前輪則不然，由于前輪

36、無法安裝差速器的原因，假如要向后輪一樣運動，則必然會造成車輛的不正?；瑒?，導致車輪發(fā)生過多的磨損。圖2.3為單軸轉向機構理想轉角關系示意圖。</p><p>　　圖2.3 單軸轉向機構理想轉角關系示意圖</p><p>　　根據阿克曼原理，角β與角α之間的關系式為：</p><p>　　由此可見，在理論情況的精確計算下，輪胎的轉角摩擦應被減少到最小。然而，在實際情況

37、中，無論機構利用何種情況進行優(yōu)化，總會有一定的偏差，前輪的實際轉角與理論轉角會有一定的區(qū)別，然而相對于多橋轉向系統(tǒng)，單橋轉向系統(tǒng)的結構相對簡單，所引起的誤差也可以小到對于整個系統(tǒng)忽略不計。因此對于單軸轉向系統(tǒng)的優(yōu)化就沒有多軸轉向系統(tǒng)有可探究性。</p><h3>　　2.3 多軸轉向系統(tǒng)的轉向原理</h2><p>　　相對于單軸轉向系統(tǒng)，多軸轉向系統(tǒng)的原理則更為復雜。然而唯一不變的則為統(tǒng)

38、一瞬心的原則。同樣適用于阿克曼原理，由于前軸為雙軸，則在理想情況下四輪的軸心延長線應交于一點。理論上說此焦點應在后軸的延長線上，然而大多數具有雙前橋轉向機構的重型卡車也會具有多后軸的特性。由于在不同工況下的配重不同，后軸真正的軸線位置也很難確定，一般情況下，后軸的軸線選擇多軸的垂直平分線處。然而在這篇文章的實際計算中，作者取在距離第三軸的0.38處。不僅如此，由于可以影響后軸的因素太多，在此我們只把后軸整體當做剛性輪胎來考慮。如圖2.4

39、所示為4x4的雙前橋轉向示意圖。</p><p>　　圖2.4 雙前橋轉向理想轉角關系示意圖</p><p>　　可以看出由于為了滿足理想情況，前輪四個轉向輪所轉過的轉角都不同。盡管轉向半徑不同，他們的理論瞬心還是相交于一點。這樣才能符合基于阿克曼原理所計算出來的公式。在圖中可以作如下分析，把后兩軸的理論平分線作為基準線，前兩軸的四個車輪軸線的轉角可表示為α1,β1,α2,β2.四個轉角應

40、滿足的理論關系式為：</p><p>　　上式中：α1,β1分別為一橋左輪、右輪轉角。</p><p>　　α2, β2分別為二橋左輪、右輪轉角。</p><p>　　L1為一橋軸線至三、四橋理論中心線距離；</p><p>　　L2為二橋軸線至三、四橋理論中心線距離；</p><p>　　B為兩主銷中心點之間的距離。

41、</p><p>　　可以明顯看出，一軸車輪所形成的轉角要大于二軸車輪轉角，內側車輪轉角要大于外側車輪轉角。本文章需做的研究為盡可能使四個車輪的轉角更加接近與實際值。如圖2.4所示為4x4的雙前橋轉向示意圖。</p><p>　　圖2.5 雙前橋轉向機構</p><p>　　1——前轉向搖臂 2——前轉向直拉桿 3——前轉向節(jié)臂 4——前轉向梯形臂

42、 5——前轉向橫拉桿 6——過渡拉桿 7——后轉向搖臂 8——后轉向直拉桿 9——后轉向節(jié)臂 10——后轉向梯形臂 11——后轉向橫拉桿</p><p>　　圖中可以看出相對于單軸轉向機構，雙前橋轉向機構相對復雜，一軸與二軸運用梯形機構連接。4轉向輪理論轉角與實際轉角關系需進一步討論。</p><p><b>　　2.4 本章小結

43、</b></p><p>　　本章最主要介紹了轉向系統(tǒng)的結構，并簡述了單軸轉向與多軸轉向原理，說明了雙前橋轉向理論轉角關系，為接下來的機構模型建立與分析做了鋪墊。</p><h2>　　第三章 雙前橋轉向機構模型的建立</h2><h3>　　3.1 ADAMS/view簡介</h2><p>　　ADAMS是一個多體動力學仿真軟

44、件配備了Fortran和C++的數值求解的仿真軟件。 ADAMS最初是由在之后被他們被收購MSC軟件公司機械動力公司注冊開發(fā)。ADAMS已經被證明是非常必要的虛擬原型開發(fā)程序，ADAMS軟件普遍支持兩種操作系統(tǒng)Linux和Microsoft Windows[14]。</p><p>　　作為世界上使用最廣泛的多體動力學（MBD）軟件，ADAMS/view可以幫助工程師研究運動部件，如何載荷和力分布在機械系統(tǒng)動力學

45、。產品制造商往往很難理解真正的系統(tǒng)性能，直到很晚在設計過程中。機械，電力等子系統(tǒng)對他們的系統(tǒng)工程過程中的具體要求進行驗證，但整個系統(tǒng)的測試和驗證來得晚，導致返工，而且是風險更大。作為世界上最有名的和廣泛使用的多體動力學（MBD）軟件，ADAMS/view提高工程效率，降低產品開發(fā)成本，使早期的系統(tǒng)級設計驗證。工程師可以評估和管理學科，包括運動，結構，驅動和控制之間復雜的相互作用，以便更好地優(yōu)化產品設計性能，安全性和舒適。隨著廣泛的分析能

46、力，ADAMS/view是進行大規(guī)模的優(yōu)化問題，以高性能計算環(huán)境的優(yōu)勢。利用多體動力學解決方案的技術，ADAMS/view在運行通過有限元分析解決方案所需的時間的一小部分非線性動力學。載荷和力由ADAMS/view模擬計算通過提供他們在整個全范圍運動和操作環(huán)境如何變化更好地評估提高有限元分析的準確性。</p><h3>　　3.2模型的建立 </h2><h4>　　3.2.1 機構方

47、案與模型數據的確立 </h2><p>　　由于經濟建設的需要與物流方面的巨大需求，社會對于擁有巨大載重量的雙前橋轉向汽車的需求量越來越大，此車型也因其優(yōu)良的設計擔當著貨物運輸的中流砥柱地位。經過了幾十年的發(fā)展，雙前橋轉向技術已經日漸成熟。</p><p>　　目前市面上傳統(tǒng)的雙前橋轉向機構為雙搖臂式轉向機構，本文章選取的就為東風汽車有限公司的某品牌重卡的雙前橋轉向機構。在經過對此車型進行

48、調查，并且在東風汽車公司與老師的幫助下，作者獲得了某雙前橋轉向載重貨車的結構參數，此車型具有兩種規(guī)格，區(qū)別主要體現在軸距之上，如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 某雙前橋載重貨車結構參數</p><p>　　在實際研究的過程中，整車包括整個雙前橋轉向系統(tǒng)、車橋以及懸架的數據是無法如此容易的得到的，由于公司的幫忙才使得筆者減少了部分工作量，在實際的生產與制造中，要想得到一件產品的

49、數據最直接的方法就是逆向掃描法。其主要原理是將所要研究的對象利用電腦進行掃描，電腦通過掃描出來的模型進行分析并得到數據，從而進行下一步的分析。在國內的雙前橋研究領域中，專家和學者也大多采用的就是這種研究方法，其優(yōu)點是不僅得到的數據準確，并且十分快速，大大縮短了研究周期。</p><p>　　在ADAMS/view中建立雙前橋轉向機構的模型之前，首先要做的是選擇整個雙前橋機構的研究點。在仔細分析了模型之后可以發(fā)現，

50、整個雙前橋轉向機構是通過多個銷定位與螺栓連接而成，多個可移動的桿件由這些限制自由度的約束連接在一起，從而組成了整個轉向機構。由此在ADAMS中，可以得出的結論是只要確定了各個連接點處的坐標與約束位置的坐標，即可建立起整個轉向機構。圖3.1為整個雙前橋轉向機構的簡圖，在圖上已標出所有連接點與約束位置。</p><p>　　圖3.1 雙前橋轉向機構關鍵點 </p><p>　　1——一軸轉向

51、搖臂旋轉中心 2——過渡拉桿前球銷點 3——一軸向直拉桿前球銷中心 4——一軸轉向直拉桿后球銷中心 5——一軸主銷中心 6、21——前轉向梯形臂球銷中心 7——前轉向節(jié)臂球銷回轉中心 8——前轉向橫拉桿球銷中心 9——過渡拉桿后球銷中心 10——后轉向直拉桿前球銷中心 11——后轉向搖臂旋轉中心 12——后轉向直拉桿后球銷中心 13——后轉向節(jié)臂球銷回轉中心 14、19——后軸左側主銷中心 15、

52、18——后轉向梯形臂球銷回轉中心 16、17——后轉向橫拉桿球銷中心 25、26——前軸車輪中心 23、24——右側前、后主銷上止點 27、28——后軸車輪中心</p><p>　　由前面的分析所得，在對雙前橋轉向系統(tǒng)進行建模分析之前，首先需要確定所研究的所有點，圖3.3已經給出了所要研究的硬點。在模型的建立中，整車的坐標系取XZ平面為整車在豎直方向上的對稱面，Y軸橫穿一軸橫拉桿，其與XZ平面的交點為

53、坐標原點。在確定了坐標平面之后，通過在之前所說的逆向掃描技術，可以得出以上28個點的硬點三坐標，坐標點如表3.3所示。</p><p><b>　　表3.3 硬點坐標</b></p><h4>　　3.2.2 ADAMS/view中建立模型</h2><p>　　由于在之后的分析與優(yōu)化中，實驗的速度、計算量的大小直接與模型的簡單程度成反比，所以

54、，在ADAMS中建模時，會盡可能的在不影響模型的功能情況下將模型進行簡化。相對于其它軟件對于模型外形的高要求不同，ADAMS對于模型的外形幾乎沒有任何要求，對于此雙前橋轉向模型來說，如果轉向的關系正確，并且各約束施加到位，其余的運動關系正確，則模型就會進行正確的仿真與優(yōu)化。因此，在建立模型之中，由于不考慮組件的外形，則將所有組件用圓柱體（cylinder）代替進行建模。下圖3.2為在table editor中輸入硬點坐標。</p&

55、gt;<p>　　圖3.2 table editor編輯器</p><p>　　根據ADAMS/view的建模原則，在設置好單位對話框與工作網格的設定這些準備活動完成之后，就開始進行點的創(chuàng)建工作。在主菜單欄（main toolbox and toolbar）中找到創(chuàng)建點（point），在模型創(chuàng)作界面上點擊需要創(chuàng)建的位置以選取點進行關鍵點的創(chuàng)作。然而這種方法效率比較低下，因此在創(chuàng)建多個點時，可直接在p

56、oint table中直接進行編輯，如圖3.2所示。根據ADAMS的模型簡化特性，將所有關鍵點根據雙前橋轉向機構的造型利用圓柱體進行連接。與所有的模型一樣，在基礎構建建立完畢之后，需在不同桿件之間添加約束才能使轉向機構形成一個完整的仿真模型。</p><p>　　在對模型進行分析和對雙前橋轉向車輛進行實際考察之后發(fā)現，兩軸的垂臂機構是直接利用螺栓固定在車架的側面的，因此在這兩個部位都應添加旋轉副，根據汽車構造所學

57、的知識，與在此研究中的特殊情況下，由于假定汽車的主銷是以中心線為軸線進行轉動的，所以在模型中設定四個車輪的主銷都被添加旋轉副并與大地相連。由于在轉向的時候，車輪與主銷連接在一起，因此在四個車輪與主銷之間以固定副進行連接，而其他的硬點則以球面副約束。為了更清楚的表達，表3.4給出了各約束的明細表格。</p><p>　　表3.4 雙前橋轉向機構硬點的約束明細</p><p>　　系統(tǒng)的自由度

58、計算公式如下所示：</p><p>　　其中：n——運動部件總數； </p><p>　　pi——第i個運動副的約束的自度數； </p><p>　　m——運動副總數； </p><p>　　qj——第j 個原動機驅動約束的自由度數； </p><p>　　x——驅動數； </p><

59、p>　　Rk——其他的約束條件數</p><p>　　在此計算式應得：F=6*11-5*6-3*10-1=5，由此可知在建立的模型中，應滿足于5個自由度機構才能夠正確運動。給機構添加一個運動（motion）之后，可以通過ADAMS右下角自帶的檢測功能對所建機構進行檢測。</p><p>　　圖3.3 系統(tǒng)自測結果</p><p>　　如圖3.3所示，機構有15

60、個運動構件，6個旋轉約束、10個球形約束、4個固定約束、5個自由度，與計算結果完全一致。因此符合理論自由度，雙前橋轉向機構在ADAMS/view中建立完成后的模型如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 雙前橋轉向機構模型</p><p>　　將在前軸搖臂處添加運動（motion）的雙前橋轉向模型進行初步的運動學仿真，將運動設置為上止點為42的正弦函數，最終模型成功并且正確的運動，也

61、驗證了模型的成功建立。</p><p><b>　　3.3 參數化模型</b></p><h4>　　3.3.1參數化建模簡介</h2><p>　　模型參數化是一個將模型變得更加容易進行調整的過程。在最初的建模過程中，所有的硬點坐標都為實驗得出來的數據，而在優(yōu)化的過程中會對大量的數據進行修改和更正，而原有的組成模型的硬點坐標數據是完全無法滿足

62、這樣的實驗變化的。不僅如此，如果需要大量更改數據的時候，對于原始的數據，只能依次對每一個數據做調整，這樣的處理方式不僅工作量大、需要大量的時間去完成，而且無法得到最佳的結果。因此，將模型進行參數化設計就變得非常有必要了。參數化模型的原理是設置若干個參數變量，并用這些變量表示模型的參數，當這些變量發(fā)生改變之后，與此相關聯的模型參數也會隨之發(fā)生改變，并且不會發(fā)生重復檢索的現象。當模型進行參數化處理之后，在對模型的后續(xù)優(yōu)化和設計時就會大大縮減

63、時間并且提高精確性。與大多數項目管理工具不同，專注于自動化功能或工作流，參數，預測建模工具可幫助組織模式，優(yōu)化項目的可行性，并確保項目符合既定的準則交付。參數化建模的名字來自那些在項目模擬過程修改的項目參數或者變量。參數模型是建立從一組數學公式。這些可以是在參考書中找到的標準方程，由顧問或廠商，或兩者的某種組合開發(fā)的專有方程式。為了參數模型有任何效力，他們必須基</p><h4>　　3.3.2參數化建模<

64、/h2><p>　　在雙前橋轉向模型中進行參數化設計是非常有必要的。其方法為在模型中設計若干個設計變量，并且給定這些變量上下偏差值域。由于在實際生產制造中，輪距、軸距、主銷中心點位置等會影響到整車性能與布置，一般不做大范圍調整。當單單改變設計變量值時，每一個坐標的每一個坐標值都會隨之進行改變。由此達到高效率的設計目的。將模型進行全參數化之后，在進行后續(xù)的優(yōu)化設計時，就可以對模型進行全參數驅動，所有的設計變量可以再上下

65、值域之間不斷尋找最佳的結果。表3.5為設計變量的初值與上下偏差。</p><p>　　表3.5 設計變量的初值與上下偏差</p><p><b>　　續(xù)表3.5</b></p><p>　　為了盡可能的減少設計變量個數以簡化模型，在對雙前橋轉向機構模型以及東風汽車公司所提供的部分數據與圖紙進行分析之后，并考慮到實際生產中的難易程度，盡量在參數化

66、各點時選擇桿件的長度與夾角以便于更改優(yōu)化。利用坐標轉換法，對其它各點坐標進行參數化處理。在轉換完畢后，除了以上四個點之外，其余的各點坐標均由參數化變量表達而成。在參數化過程中，主銷后傾角記為2°，主銷內傾角記為7°各點坐標參數化以后的表達式如下表3.6所示。</p><p>　　表3.6 雙前橋轉向機構硬點的參數化表達式</p><p><b>　　續(xù)表3.6

67、</b></p><p><b>　　續(xù)表3.6</b></p><p>　　將表3.6的硬點坐標參數化公式輸入進time table，點擊應用之后所有的28個硬點就已被參數化，可實現對模型快速調整。</p><h3>　　3.4 建模中應注意的問題</h2><p>　　在最開始的建模時，應注意轉向節(jié)臂的建

68、立。由于在此研究中將轉向節(jié)臂、主銷、轉向梯形臂看成是一個整體的剛性元件，因此在連接轉向節(jié)臂的硬點時，應注意將所有連接的桿件選擇為屬于統(tǒng)一元件，否則在之后的自由度檢驗時會發(fā)現并不符合正確值。除此之外，在確定關鍵點的約束關系時，應注意由于整個轉向節(jié)臂與主銷機構是剛性元件，其間在部件內部并不會發(fā)生相對位移，所以在點6、7、13、15、18、21、23、24處并不添加任何約束。對于點1、11處所加裝的轉動副，由于在實際情況下搖臂安裝在車架上的點

69、并不是完全在搖臂的中心，因此約束的位置會有一些偏差如3.6圖所示。</p><p>　　圖3.6 點11處的轉動約束</p><p>　　在機構模型上對點25、26、27、28施加有固定副是為了保證轉向橫梯臂與車輪一同移動，而不是要將轉向橫梯臂固定在地面上而形成過度約束。在將參數化公式錄入Table editor時要注意需要一次錄入完成。如果中途退出編輯，那么再次進入的時候必須重新編輯。在

70、錄入參數公式時可雙擊使用公式編輯器拾取變量，此方法可有效減少出錯率。</p><p><b>　　3.5 本章小結</b></p><p>　　本章首先利用硬點坐標在ADAMS/view中建模，完成后對模型的自由度進行了驗證。之后通過確定的參數化變量，將模型參數化，以實現全參數驅動，為接下來的仿真分析做好了準備工作。</p><h2>　　第四

71、章 模型機構的仿真分析</h2><p>　　在雙前橋轉向模型進行參數化建立完成之后，接下來需要做的工作是利用ADAMS對機構進行動力學的的分析，這一步是在優(yōu)化設計之前最重要的一步，通過仿真分析之后，便可對機構存在的問題有直觀的了解。</p><h3>　　4.1 雙前橋轉向理論分析</h2><p>　　仿真分析之前，對于研究的雙前橋轉向機構，需要率先探討的是在轉

72、向機構進行轉向時的理論轉角關系。通過之前對于阿克曼轉向原理的探討，已經得出了雙前橋轉角之間的關系如公式2.2所示，然而需要得到理論轉角的目標函數還需要確立不同轉向的相同側轉角關系，由圖2.4可以得出同側車輪理論轉角關系如下：</p><p>　　在設置目標函數時，由于此公式中包含有四個未知量，因此無法進行進一步的研究，因此對公式進行變形約分。測量工具箱中的公式編輯器結果如圖4.1所示。如下所示，將其余三個理論角均

73、由一軸左側車輪表示出來，公式如下：</p><p>　　一軸右輪理想轉角： </p><p>　　二軸左輪理想轉角： </p><p>　　二軸右輪理想轉角： </p><p>　　圖4.1一軸右輪理想轉角的數學模型</p><p>　　在ADAMS仿真階段，為了可以將公式得出的理想轉角與實際轉角進行對比，必須要將理論

74、轉角公式編輯進入軟件之內。在編輯時應當注意，并非是簡單的進入公式編輯器進行編輯，由于目標函數所輸出的結果為理論轉角，并且將要與測量所得的理論轉角進行對比，因此需前往編輯菜單中的測量工具箱進行編輯。</p><h3>　　4.2轉向機構的實際轉角測量</h2><p>　　上一節(jié)的分析中，已經將公式化的理論轉角輸出為了以一軸左輪為變量的測量轉角。之前在ADAMS中，已經建立了雙前橋轉向機構的

75、模型，施加了運動之后，模型已可以隨時間的變化而發(fā)生改變，下一步需要做的是將仿真時轉角的變化關系轉換成可分析的結果。因此，對于仿真之后的實際轉角需要進行測量。</p><p>　　ADAMS/VIEW中自帶有轉角測量功能。以α1角為例，首先應確定的是α1在機構中的位置，由于在機構的建立中主銷與梯形臂共同看成為一個剛性元件，并且梯形臂與輪胎之間為垂直并且利用固定副進行約束，因此測量梯形臂與地面之間在運動過程中發(fā)生的交

76、付變化就是需要的實際轉角變化。ADAMS/view中建立測量角度的原則是利用三個點確定一個轉角，選取點的示意圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 一軸左輪實際轉角選取點示意圖</p><p>　　根據三點一角原則，在梯形臂的兩側選取點。由于最初模型的約束，點5處的標記點6（marker_6）為主銷上不可移動的參考點。在點25處由建模生成的marker_77為在梯形臂上會隨著仿真

77、的運動而運動的標記點。要想測出在運動時產生的轉角，則需將點5處的marker_6作為轉角的頂點，并且在點25處建立固定在地面上（ground）的標記點89（marker_89）。</p><p>　　圖4.3 一軸左輪轉角示意圖</p><p>　　如圖4.3所示，將第一點選取marker_77，中間點選取marker_6，最終點選擇marker_89.在初始情況下時，標記點77與標記點8

78、9應處于重合狀態(tài)，在仿真步驟開始之后，1、2點與2、3點之間才開始產生角度差，形成的角度差就為一軸左輪轉角的實際測量值。其余三個轉角的實際測量均與此一軸左輪轉角類似。</p><h3>　　4.3 雙前橋轉向機構的仿真與后處理</h2><h4>　　4.3.1機構的仿真</h2><p>　　雙前橋轉向機構四輪轉角測量完畢之后，需對模型進行關鍵的仿真步驟，否則測量

79、的轉角并不能被激活。在Adams/view的原則中表明，假如機構的自由度為0，則需對整個機構進行運動學仿真，假如機構的自由度大于或等于1，則對整個機構進行動力學仿真。此轉向機構為5自由度模型，因此應運用動力學仿真分析。在主菜單中找到仿真按鈕（simulation）由于在轉向機構中有些差別非常細小，因此文章探討的機構為在1個周期內車輪轉角的變化情況。在之后的步長的選擇中，將步長調制500，便可非常細致的得到整個轉角的變化曲線。由于機構的自

80、由度大于一，因此將default更改為dynamic。</p><h4>　　4.3.2結果后處理</h2><p>　　一般來說，使用ADAMS一般是在其view模塊中進行模型搭建和運動仿真，然后在后處理模塊Postprocessor中進行數據的顯示和分析，做出數據曲線以用來做之后的分析。ADAMS/ PostProcessor中、軟件是一個功能強大的后處理工具，可以讓設計者查看結果的軟

81、件模塊。后處理中，可以快速查看ADAMS的結果，使作者更容易理解模型的特性。并且后處理支持完成整個模型開發(fā)周期，看看調試模型運動。還可以隔離單個靈活的身體將重點放在其變形。為了驗證結果，可以導入測試數據，并繪制它針對的數字模擬的結果，后處理也可以進行數學運算和統(tǒng)計分析的情節(jié)曲線。不僅如此，在后處理中可以從圖形兩個或兩個以上的模擬結果進行比較。此外，用點擊幾下鼠標就可以自動更新的結果圖。通過加速查看模擬結果，更可以試試模型更多的變化。也可

82、以檢查碰撞并產生體之間的最近距離的一個報告的每幀動畫以幫助改善設計。為了提高設計審查和報告，可以改變地塊的外觀，并添加標題和說明他們。圖4.4為一軸左輪轉角與時間關系曲線。</p><p>　　圖4.4 一軸左輪轉角與時間的關系曲線</p><p>　　通過編輯欄上部的窗口可以進入后處理界面，或者使用快捷鍵F8都可進入最終的界面。在后處理的主界面中為具有坐標軸的函數坐標系。在之前的測量仿真

83、和公式編輯之后，所有的結果已顯示在下部的任務欄中。首先選取需要研究的一軸左輪轉角α1，任務欄中的右側選擇根據時間為橫坐標的函數，以驗證仿真的正確性。所得到的圖形如上圖所示。可見隨著時間前進，一軸左輪的轉角隨時間以正玄曲線進行變化。最大轉角為34 °小于所規(guī)定的最大轉角度數，整個周期內曲線均平滑過度。因此，在后處理之前的仿真步驟是完全正確的。</p><p>　　由于在設置理論轉角的方程式時將一軸右輪與二

84、軸左右輪均設置成以一軸左輪為變量的關系式，因此在后處理圖形的繪制時均使用α1作為橫坐標進行研究。圖4.5，圖4.6，圖4.7，圖4.8為一軸右輪（β1）、二軸左輪（α2）、二軸右輪（β2）隨一軸左輪轉向的變化曲線。</p><p>　　圖4.5 一軸右輪實際轉角與理想轉角及差異曲線</p><p>　　圖4.6 二軸左輪實際轉角與理想轉角及差異曲線</p><p>

85、　　圖4.7 二軸右輪實際角度與理論角度及差值</p><p>　　圖4.8 各輪實際轉角與理論轉角差異值對比</p><p>　　如圖4.5、圖4.6、圖4.7、圖4.8所示，在隨一軸左輪變化時，一軸右輪的實際轉角與理論轉角差異相對比較小，在后處理的分析圖形中可以看出圖形大部分處于近似重合的狀態(tài)。在理論值與實際值的差值delta_beta1曲線中可以看出結果幾乎在0 °周圍活

86、動。由此可得出的結論為一軸的轉向梯形設計相對合理，在發(fā)生轉向時幾乎和理論轉角保持較小差異，受到的非正常摩擦與輪胎磨損比較小。而二軸左輪的實際變化曲線與理論值卻存在著較大的差異，再從0角度到30度的變化區(qū)間內理論與實際的差異值隨角度的增大而增大，在40°時達到最高差值7.5 °，在最大轉角即大于40°時最大轉角差值甚至超過15°并有持續(xù)增大的趨勢。同樣，在畫出二軸右輪的變化曲線后研究發(fā)現其實際轉角與

87、理論轉角差異也較大，最大處已接近于5°。由此分析可知，雖一軸結構設計合理，然而二軸的左右兩輪實際轉角與理論轉角均存在著較大的差異，兩軸的轉動機構存在著設計不合理的問題，并且相比一軸，二軸兩輪的不正常磨損較為嚴重。現有數據對此雙前橋轉向機構優(yōu)化不合理。機構之間的參數有待調整。</p><p><b>　　4.4 本章小結</b></p><p>　　本章首先對

88、雙前橋轉向機構的理想轉角在ADAMS/view中建立了數學模型，并對轉向機構的模型進行了仿真。利用ADAMS中的后處理功能畫出理論轉角與實際轉角曲線，并進行對比分析，為接下來的優(yōu)化提供設計對象。</p><h2>　　第五章 基于Isight的模型優(yōu)化設計</h2><h3>　　5.1 Isight軟件簡介</h2><p>　　Isight是Dassault公司

89、推出的一款集實驗設計，DOE分析、模型優(yōu)化為一體的軟件。ISIGHT自身并不會進行計算，但是它通過相應的方法調用其他軟件進行計算?；谏鲜鰯抵捣治鲕浖慕Y構和工作過程，在進行數值分析的時候，可以通過修改模擬計算模塊的輸入文件來完成模型的修改，ISGHT正是基于這種原理工作的。下圖5.1為ISIGHT對的工作界面。</p><p>　　圖5.1 ISIGHT工作界面</p><p>　　IS

90、IGHT通過一種搭積木的方式快速集成和耦合各種仿真軟件，將所有設計流程組織到一個統(tǒng)一、有機和邏輯的框架中，自動運行仿真軟件，并自動重啟設計流程，從而消除了傳統(tǒng)設計流程中的"瓶頸"，使整個設計流程實現全數字化和全自動化 [15] 。</p><h3>　　5.2 ISIGHT集成ADAMS/view</h2><h4>　　5.2.1 集成的概念及意義</h2>

91、;<p>　　由于ISIGHT自身并沒有處理模型數據的功能，因此必須借助其它建模軟件向其導入數據。ISIGHT本身更像是一臺數據計算器，將匯總在內部的數據進行龐大的有序的計算從而得到最優(yōu)解。將ADAMS/view與ISIGHT集成的意義在于利用創(chuàng)建的輸入文件與輸出文件而將ADAMS中的設計變量與參數化的硬點數據導入ISIGHT，在ISIGHT內不進行實驗設計與參數的優(yōu)化以得到最優(yōu)解 [16] 。不僅如此，由于兩個軟件之間的

92、集成，導致所有的數據在任何環(huán)境中具有了聯動的效應，在ISIGHT中優(yōu)化獲得的新的變量會同時同步進入ADAMS/view。集成之后的兩軟件實現了同時工作的目的，大大縮短了研究周期，貼圖高了效率[17]。</p><h4>　　5.2.2集成需求文件的準備</h2><p>　　在兩軟件集成之前，需要準備三個文件：</p><p>　　（1）Adams/view批處理文

93、件： runadams.bat</p><p>　?。?）Adams/view命令行文件： batch.cmd （此為Isight需要解析的輸入文件）</p><p>　?。?）Adams/view模型文件： latch.bin</p><p>　　批處理軟件為在ISIGHT中運行Adams的驅動程序，在程序的內部應編寫的內容大致為將ADAMS中將要運行的文件替換為

94、ISIGHT文件，如圖5.1所示。</p><p>　　圖5.2 批處理文件內容</p><p>　　命令行軟件也為ISIGHT需要進行內部解析的輸入文件，也是集成中最重要的一個軟件[17]。此輸入軟件的內容分為4塊，首先編寫輸入命令，表示將模型軟件調取進入ISIGHT，如圖5.3所示。</p><p>　　圖5.3 輸入文件調入部分</p><

95、p>　　第二部分的編寫內容為將所有設計變量的初值調入ISIGHT。之后設置ADAMS仿真與確定在ISIGHT中需要計算的結果。由于需要對理論及實際總共6個數據進行計算，因此在此處應編寫六段。此編程命令可在ADAMS的命令欄中找到。在所有準備文件編寫完畢之后，啟動批處理文件，生成理論轉角與實際轉角總共6個目標解的輸出文件，文件中包含著在執(zhí)行仿真時500個步長對應的500個值。</p><h4>　　5.2.3

96、 輸入文件的參數化</h2><p>　　準備程序編寫完畢后，在ISIGHT中的simcode模塊對輸入及輸入文件進行管理。Simcode模型如圖5.4所示。</p><p>　　圖5.4 Simcode模塊</p><p>　　Simcode模塊為ADAMS與ISIGHT連接的數據處理中心，由于集成進入ISIGHT的輸入文件中的設計變量只是導入進軟件，而并沒有成為

97、ISIGHT可以使用的參數，因此需要對設計變量進行參數化以在之后的處理中可以調用 [18] 。參數化之后的輸入變量如下圖5.5所示。</p><p>　　圖5.5 部分輸出參數化變量</p><p>　　輸入變量參數化之后便為之后的分析打好基礎。</p><h4>　　5.2.4 輸出文件參數化</h2><p>　　與輸入變量類似，在輸出文

98、件集成進入ISIGHT中時，并沒有被為之所用，而需要在simcode中對輸出變量進行參數化的處理。由于最終結果為3個車輪的理論與實際轉角，因此輸出參數為6組參數。需要特別注明的是，與大多數輸入參數只有一個值不同，由于輸出參數是隨時間變化而變化的特性，每一組輸出參數內部包含與步長相同的500個值。因此，在ISIGHT中，無法通過選中來將輸出變量參數化[19]。利用ISIGHT中內置的java編程功能，通過編寫C語言程序，可以將所有輸出變量

99、選中。其輸出參數的循環(huán)語句如下圖所示。</p><p>　　圖5.6 輸出參數的C語言程序</p><p>　　在大量查閱了文獻資料與詢問了計算機領域的專業(yè)人員之后，最終確立了以上的程序代碼。其表達的意義為在不同的六組數據中依次拾取輸出值，此命令循環(huán)500次。程序錄入完成之后輸出值被選定的結果如下圖所示。</p><p>　　圖5.7 部分被選定的二軸右輪轉角輸出值

100、</p><p>　　以上輸入輸出文件的參數化完成之后，所有數據在ISIGHT中已成為整體，當需要進行之后的優(yōu)化設計時，軟件將會同時調取所有的輸入輸出文件為目標所用。從參數管理中可以對錄入的所有數據一目了然。然而在可以調用這些數據之前還需對執(zhí)行命令的批處理文件進行集成，當從窗口中調出之前設置好的批處理文件后，所有輸入輸出以及運行文件才算正式集成完成。</p><h3>　　5.3 實驗的設

101、計（DOE）</h2><h4>　　5.3.1 目標函數的建立</h2><p>　　由以上的分析之后，對于整個轉向機構需在ISIGHT中進行分析，以確定需要進行的目標。通過之前的論證發(fā)現，整個優(yōu)化的目標都是使每個車輪的實際轉角和理論轉角盡量接近。在ISIGHT中的優(yōu)化方式為通過多個目標同時進行優(yōu)化，因此，在這次實驗的設計中應該設置目標函數以確定在實驗中所有研究的實際轉角與理論轉角之差的

102、平均值最小化。其目標函數應為：</p><p>　　其中i值代表了仿真進行的次數，由于在之前的仿真中選擇了500的步長，因此在這里i應該為500.在目標函數的選擇中有幾種情況，情況一取理論轉角與實際轉角的差值的最小值取最小化，但是這種方法有明顯的弊端，由于在起始位置時轉向機構的理論值與實際值都為0，所以他們之間的差值的最小值也為0。因此，如果選擇此種方式，那么優(yōu)化之前與優(yōu)化之后的目標函數的解將還是0而不會發(fā)生任何

103、變化。情況二是選取理論轉角與實際轉角的差值的最大值取最小化。然而，根據之前在后處理的結果可以得出當角度越來越大的時候理論與實際的差值也會越來越大，然而由之前東風公司給出的數據可知一軸左輪的最大轉角被限制在42°，因此如果選擇此種情況，研究最大值的最小化是沒有任何意義的[20]。而有研究機構利用加權函數描述不同轉角絕對誤差的平均值作為目標含糊，然而，由于加權函數法[21]受設計者主管因素影響大，而且不同車型的加權函數也會不同，因

104、此放棄這種方法。綜上所述，目標函數選擇了取理論轉角與實際轉角的差值得絕對值的平均值的最小化為優(yōu)化的研究對象是最為合理的方式[22]。圖5.8為在函數編輯器中編輯目標函數。</p><p>　　圖5.8 目標函數的編輯</p><p>　　將目標函數建立在ISIGHT中的方法為從上部的應用菜單中將計算器應用拖至simcode之后，在計算器的編輯中輸入以下公式：</p><

105、p>　　E=mean (abs (A-A1));</p><p>　　F=mean (abs (B-B1));</p><p>　　G=mean (abs(C-C1));</p><p>　　其中：A，A1為一軸右輪的實際與理論轉角在ISIGHT中的變量名稱；</p><p>　　B，B1為二軸左輪的實際與理論轉角在ISIGHT中的變量

106、名稱；</p><p>　　C，C1為二軸右輪的實際與理論轉角在ISIGHT中的變量名稱。</p><h4>　　5.3.2 雙前橋轉向機構實驗設計(DOE)分析</h2><p>　　為了分析對目標函數理論轉角與實際轉角差的值絕對值影響最大的設計變量，以找出最終需要優(yōu)化的設計參數，需要對雙前橋轉向機構的參數進行DOE分析。DOE模型如圖5.9所示。</p&g

107、t;<p>　　圖5.9 DOE模型圖</p><p>　　在上部的步驟組成欄中選擇DOE，并將其拖入ISIGHT模型當中。由simcode起始，將輸入文件中的設計變量參數輸入進計算器，通過計算器中的目標函數確定將要進行分析的目標函數，最終通過DOE的分析確定各設計變量對目標函數的影響程度。在DOE模塊的建立中由一下3個步驟組成：</p><p>　　1）確定數據分析的種類方

108、法。在ISIGHT的DOE模塊中有多種參數分析的方法，其中最典型的有兩種。第一種為Latin Hypercube（拉丁抽樣分析），每個因素相等的與數量相等的點進行隨機組合。這種方法的優(yōu)點為：允許有更多的點，更多的組合，可以研究每個因子。工程師有完全自由選擇的設計的數目，只要它是大于因子個數來運行。然而他的缺點是它們不是可再現的，除非相同的隨機種子被連續(xù)使用。為點的數目減少，漏的設計空間增大一些區(qū)域的機會[23]。由于需要處理龐大的參數，