邓深宇　梁毅　吴思进　余成功　甘铭

摘  要：针对FSC方程式赛车转向系统转向梯形的设计优化问题，采用MATLAB编程通过非线性最小二乘法进行求解分析。结果表明：优化后的方案能够减小实际转向的特性曲线与理论转向特性曲线之间的误差，同时保证合理的杆件传动角;利用MATLAB编程控制断开点在Z轴方向上移动同样能够有效的解决轮跳转向问题，且能有效的避免干涉。

关键词：FSC;转向梯形;参数设计;MATLAB

研究背景

2004年，王望予全面地论述了汽车设计的原理和计算方式，对转向系统的设计有重要参考价值[1]。2007年，姚明龙等深入研讨分析发现用普通方法计算会导致效率偏低且容易局限在部分的最优解中。结合轮式汽车转向梯形机构的计算，并与普通方法进行比较，证明该方法不仅提高了计算效率，而且加大了寻找全局最优解的可能性。[2]

1梯形参数设计

车辆在转弯过程中为了减少地面对车辆行驶的附加阻力同时减少车胎磨损耗，应该使转向轮的中心线延长线与后轴延长线交汇于一点，该点为转弯的瞬时转向中心。为达到上述条件，转向车轮的内、外转向角度应满足：

依据上述方案通过MATLAB软件进行编程，运用非线性最小二乘法对转向梯形优化分析，输出梯形底角与梯形臂长，绘制内外轮转角关系曲线：

3断开点的确定

断开点的位置与独立悬架的结构形式有关，因为转向节臂安装点运动轨迹的瞬心与断开点的位置是相同的，根据前悬架的位置参数依据三心定理进行作图，从而对断开点位置进行确定，但是放到总布置中出现了干涉。使用MATLAB软件编程，固定X-Y坐标，约束断开点取值范围，对断开点Z坐标进行求解，计算轮跳转向并绘图可得出轮跳转向曲线。

4 结论

经过MATLAB编程计算优化后的转向梯形有效的减小了实际转向的特性曲线与理论转向特性曲线之间的相对误差，其中着重注意的常用转向角部分（0°-10°）优化效果尤为显著，相对误差得到了有效的控制;轮跳转向方面，优化前范围为0.28°，经过优化后范围减少了85%仅有0.04°;使用MATLAB对转向梯形进行编程计算优化后各方面参数良好。

参考文献

[1]  王望予.汽车设计（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2004：287.

[3]  姚明龙，王福林.车辆转向梯形优化设计及其求解方法的研究[J].机械设计与制造2007（5）：24-26.

基金项目：本文系桂林航天工业学院2018年大学生创新创业训练计划项目

作者简介：邓深宇（2000.01-），男，汉，广西柳州人，桂林航天工業学院汽车与交通工程学院在读本科生，主要研究方向：车辆工程。