[發明專利]一種考慮模態的電液復合助力轉向系統優化方法

在審

• 申請號: 202110591733.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113312704A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張森皓;趙萬忠;周小川;欒眾楷;鄒松春;王崴崴;梁為何;劉津強
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/27;B62D5/04;B62D5/06;G06F111/06;G06F119/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種考慮模態的電液復合助力轉向系統優化方法，其特征在于，步驟如下：

(1)對電液復合助力轉向系統進行動力學建模；

(2)對電液復合助力轉向系統的結構進行有限元建模；

(3)分析轉向系統的固有頻率和一側車輪受到瞬態激勵時轉向系統的反應時間，并推導出轉向路感和轉向能耗的數學表達式，以使系統的固有頻率避開液壓泵、助力電機和發動機怠速時的振動頻率，減小轉向系統瞬態激勵反應時間，提高轉向路感和減小轉向能耗為四個優化目標；

(4)獲取對上述四個優化目標影響最大的結構并進行優化，將尺寸作為優化變量；

(5)建立轉向系統的固有頻率和瞬態激勵的反應時間與電液復合助力轉向系統結構尺寸參數之間的數學關系；

(6)以固有頻率、瞬態激勵的反應時間、轉向能耗和轉向路感為優化目標，減速機構傳動比G、轉向柱半徑r_e、活塞橫截面積A_p和轉向橫拉桿半徑r_l為優化變量建立多目標優化模型；采用結合人工免疫的多目標混合粒子群算法對電液復合助力轉向系統結構參數的多目標優化模型進行優化，獲得Pareto解集并通過理想解相似偏好排序法選取最優折中解。

2.根據權利要求1所述的考慮模態的電液復合助力轉向系統優化方法，其特征在于，所述步驟(1)中電液復合助力轉向系統的動力學模型為：

式中，J_sw為方向盤的轉動慣量，θ_sw為方向盤的轉角，B_sw方向盤的阻尼系數，K_sw為轉向柱的剛度，T_d為駕駛員的輸入力矩，θ_e為轉向小齒輪的轉角，J_e為轉向柱與減速機構的等效轉動慣量，B_e為轉向柱與減速機構的等效阻尼系數，G為減速機構的減速比，T_eps為助力電機的輸出力矩，T_sen為傳感器的輸出力矩，T_w為齒輪齒條的作用力，J_m1為助力電機的轉動慣量，B_m1為助力電機的阻尼系數，T_m1為助力電機的電磁轉矩，m_r為齒條的質量，B_r為齒條的阻尼系數，x_r為齒條的位移，r_p為小齒輪半徑，F_hyd為液壓助力，F_r為車輪等效到齒條上的阻力，J_m2為液壓泵的轉動慣量，B_m2為液壓泵的阻尼系數，θ_m2為液壓泵的轉角，T_m2為液壓泵的電磁轉矩，T_ehps為液壓泵的輸出轉矩。

3.根據權利要求2所述的考慮模態的電液復合助力轉向系統優化方法，其特征在于，所述步驟(2)中電液復合助力轉向系統的有限元模型為電液復合助力轉向系統的機械結構，包括：方向盤、轉向柱、助力電機、減速機構、液壓泵、油罐，換向閥、助力油缸、齒輪齒條、轉向橫拉桿和車輪；對方向盤施加轉矩和轉角，依次通過轉向柱、齒輪齒條和轉向橫拉桿傳遞給車輪；助力電機根據輸入的力矩輸出一個轉矩，該轉矩經過減速機構的減速增扭施加在轉向柱上，將輸入的轉矩與助力電機轉矩進行疊加；根據輸入的力矩調整液壓泵和換向閥從而產生一定流量的液壓油，通過油罐、液壓泵和換向閥進入助力油缸的兩側形成壓力差，從而產生助力；采用Hypermesh對電液復合助力轉向系統的機械結構部分進行網格劃分并賦予相應的材料屬性，根據實際情況對方向盤、助力電機、液壓泵和油罐設置約束。