崔玉鑫 李风 杨彬 杨洋 王超飞

摘  要 针对机械优化设计实践教学过程中计算机编程实验偏多、实物实验少的问题，提出根据典型机械优化问题——车辆转向四连杆机构的优化设计，设计一套适合高校教学使用的优化实验台，并结合虚拟实验，将车辆转向机构的详细结构以及其在车辆中的布置情况进行充分展示，从而弥补由于实验台设计的简化而带来的失真，提升实验质量。

关键词 车辆转向机构;四连杆;虚拟实验;实验台;阿克曼转向几何;虚拟实验室

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）06-0112-04

Virtual Experimental Design of Vehicle Steering Mechanism Optimization//CUI Yuxin， LI Feng， YANG Bin， YANG Yang， WANG Chaofei

Abstract Aiming at the problems in the practical teaching process of mechanical optimization design which is too much computer pro-gramming experiments but almost no physical experiments， an experimental equipment suitable for college teaching is designed accor-ding to the typical mechanical optimization problem the optimal design of four-link for vehicle steering， and the virtual experiment is built to improve the experimental effect. Using virtual reality tech-nology， the detailed structure of vehicle steering mechanism and its arrangement in the vehicle are fully displayed， so as to compensate for the unreal caused by the simplification during the design of the experimental equipment.

Key words vehicle steering mechanism; four-link; virtual experiment; experiment plateform; Ackermann steering geometry; vir-tual laboratory

0 前言

目前，在機械优化设计领域教学过程中，大多采用理论教学与计算机编程实验相结合的方式，实物实验台较为少见[1]。由于没有达到实物直观的实践教学水平，使得学生将理论应用于实际工程问题的能力不足。

车辆转向四连杆优化实验台是以实际工程问题为背景进行研发设计的。车辆转向机构[2-3]是经典的机械机构，转向四连杆的优化也是经典的最优化问题，以这样经典的机械优化问题作为实验题目，使学生既能体会优化设计在机械设计中的重要作用，又能了解最优化方法处理问题的典型流程和常用工具。

1 实验台总体结构与实验原理

车辆转向系统概述  如图1所示，机械式车辆转向机构的功能是根据车辆方向盘的输入角度，使两侧转向轮偏转，从而实现车辆转向。为了使车轮相对地面的侧向滑动尽可能小，从而减少轮胎的磨损，转弯时各个车轮应做同一圆心不同半径的圆周运动，如图2所示。……