飞机牵引车转向系统设计论文开题报告-我的毕业设计 - 图文

哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—开题报告

本科毕业论文（设计）

开 题 报 告

论文题目 牵引车用液压式后轮随动转向系统设计 班 级 100120401 姓 名 刘镜 院（系） 汽车工程学院 导 师 赵立军 开题时间 2014.01.08

- 1 -

哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—开题报告

1．课题研究的目的和意义

车辆转向系统的功用是按照驾驶员的意图改变和保持汽车的行驶方向，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。因此，要求转向系统具有工作可靠，操作轻便的特点。并且希望，任何车轮都不出现侧滑，保证汽车的行驶稳定。目前汽车多使用两前轮转向，但随着现代汽车技术和道路交通系统的发展，汽车的行驶速度不断提高，两轮转向汽车在高速行驶时，出现转向操作性和稳定性变差的问题。另一方面，很多汽车厂商，为追求舒适性，进一步加大汽车的轴距，也影响操作稳定性的控制。

牵引车一般运载量大，轴距宽，更难获得较好的操作稳定性。并且，牵引车属于特种车类，它不仅要能产生足够的牵引力，而且起步、加速、减速都必须平稳，应具有尽可能好的稳定性和尽可能小的转弯半径。因此对牵引车的转向系统提出了更高的要求。

汽车转向特性一般分为“不足转向”“过多转向”“中性转向”

不足转向表现为车辆在弯中的实际转向角度比前轮的转动角度小，也就是前轮出现了向外侧的滑动。

过多转向表现为车辆在弯中的实际转向角度比前轮的转动角度大，也就是后轮出现了向外侧的滑动

- 2 -

哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—开题报告

中性转向表现为车辆在弯中的实际转向角度恰好是前轮的转动角度，这种转向特性往往可以达到最大的转弯速度，是最理想的转向状态。

之前我们提到，现代汽车多采用前轮转向，如果后轮参与转向。后轮转向存在与前轮转向相同和相反的两种情况。转向相同将增加不足转向，转向相反会增加过多转向。

后轮随动系统是指，在前轮转向的前提下，后轮也能产生较小的偏转角度。在汽车低速行驶时，后轮产生一个与前轮反向的偏转角，减小不足转向，减小汽车的转向半径。汽车高速行驶时，容易产生过多转向，后轮产生一个与前轮相同的偏转角，弥补这种趋势，提高汽车的安全性和稳定性。虽然后轮偏转的角度很小，但在一定程度上能提高汽车的机动性。使车辆在转弯时能根据车速决定车辆的转向特性，车辆不易侧倾或甩尾。

根据牵引车的工作要求，可见引入后轮随动系统的重要性。

使牵引车具有更小的转弯半径，更平稳的转弯行驶过程，提高牵引车的通过性和机动性即是本次设计的意义所在。

2．国内外研究现状

2.1后轮随动系统的发展与现状

后轮随动转向系统分为主动型后轮随动及被动型后轮随动。其发展基于四轮转向系统。

1907年，日本政府就颁发了第一个关于四轮转向的专利证书。它是通过一根轴把前轮转向机构与后轮机构相连，带动后轮转向机构运动的。

1927年，意大利汽车制造商SABA首次发明了全轮转向系统，并制造了原型车，但这款车并未投入量产。

1936年，戴姆勒奔驰改良版的军用越野车170VK配备了四轮转向系统，但也极少量产，并不对一般民用市场发售。

1987年，随着配备了全轮转向系统的本田第三代Prelude的高配车型的量 产，世界民用市场上，才真正出现了四轮转向系统。

目前随着车辆动力学的不断深化和电子技术的发展，以及现代控制理论的融入，工程师们开始综合研究汽车的纵向、侧向和垂直方向的动力学控制，使得四轮转向技术更加成熟。

如德尔福公司的Quadrasteer 四轮转向系统，它目前是最先进的四轮转向系统。主要部件为前轮定位传感器、可转向的整体准双曲面后轴、电动机驱动的执行器以及一个控制单元。前轮定位传感器和车辆速度传感器连续不断地向控制单元报告数据，控制单元根据报告的数据确定后轮合适的角度。通过计算，决定正确的操作阶段。系统以电子控制的形式对后轮转向进行实时控制，根据车速的不同对后轮转向进行控制以达到低速时反向和高速时同向，极大程度上提高了车辆

- 3 -

哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—开题报告

的操纵稳定性和安全性。

现阶段，国外针对四轮转向系统的研究，主要研究方向如下： （1）改变横摆角速度和侧向加速度的动力学响应； （2）增加对工况变化的抗干扰能力； （3）实现所希望的转向特性；

（4）提高汽车的转向操纵稳定性和主动安全性； （5）保持汽车质心侧偏角基本为零； 具有代表性的一些学术研究包括：

H.Inoue和F.Sugasawat提出了一种综合前馈和反馈控制的四轮转向系统，选择最优的控制系统常量，把对转向输入响应的控制和对抗外部干扰的稳定控制分开，实现了两者的相互独立。

Young H.Cho和J.Kim研究了四轮转向的最优化设计，提出了两种新的反馈控制系统的设计方案。所设计的第一个系统以最大稳定性为目的，第二个系统用来仿效最优的四轮转向系统的响应。

Higuchi用最优控制理论提出了一种以减小质心侧偏角为目标的方向盘前馈加状态反馈的四轮主动转向控制率。

国内对四轮转向技术的研究起步较晚。主要涉及到一些汽车的动力学模型和控制算法。

北京理工大学的舒进推导了二自由度四轮转向的运动方程。得到了质心侧偏角、横摆角速度与前轮转角的传递函数。并进行了运动学仿真，仿真结果体现了四轮转向的优势，并提出其发展方向。

清华大学的李铂和北京交通大学的耿聪等在传统前馈四轮主动转向的基础上，提出一种两自由度四轮主动转向鲁棒控制方法。改方法通过独立参数化两自由度控制结构的引入，实现了四轮转向系统对车速变化和轮胎侧偏刚度变化的独立补偿。该方法既充分发挥了传统前馈控制的优点，又降低了反馈控制器的阶数。实验结果表明具有良好的鲁棒性。

2.2 牵引车转向系统的发展与现状

牵引车的转向系统作为牵引车重要的组成部分，对牵引车性能有十分重要的影响。

早期的牵引车与普通车辆并无多大区别。主要采用机械式前轮转向系统，随着技术的进步，出现了机械式四轮转向系统并开始运用到牵引车上。机械式四轮转向系统通过机械结构实现后轮的偏转，存在着其偏转角度不大的缺点，受前轮牵制的缺点。无法满足人们对牵引车性能日益增长的要求。

随着液压和电子技术的发展，出现了电子—液压式四轮转向系统。电子—液压式转向系统的传动系统通过柔性管道连接，使得结构布局灵活方便。 目前国内外的飞机牵引车转向系统一般多采用电子液压式转向系统。

随着现代电子技术的发展和应用，为了进一步提高牵引车转向系统性能，开

- 4 -