[发明专利]一种可变直径轮柔顺变径机构的设计方法

权利要求书

1.一种可变直径轮柔顺变径机构的设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一、确定变径机构设计变量以及它们之间的运动几何关系；

步骤二、确定变径机构设计变量的约束条件；

步骤三、确定变径机构设计目标并建立其优化数学模型；

步骤四、给定初值，采用内点法作为优化算法求解约束非线性规划问题，得到机构尺寸参数；

步骤一具体包括如下子步骤：

子步骤1：假设变径过程中轮腿能够保持结构稳定性，根据可变直径轮张开和合拢两个极限位置的几何关系，由水平方向的投影相等可得：

子步骤2：将式(1)与式(2)相减得到：

则可得连接轮毂与轮脚的辐杆长度为：

子步骤3：将公式(4)代入公式(1)中，可得辐杆在轮脚上的安装间距为：

子步骤4：综上子步骤1至步骤3，可确定设计变量为：

x＝[x₁，x₂，x₃，x₄，x₅]＝[θ₁，β₁，P₂，D_cq，θ₂] (6)

其中β₂为同一轮腿最大轮径时两侧辐杆间的夹角，在最小车轮直径时的夹角为β₁；θ₂为同一轮腿最大轮径时两侧辐杆在齿圈的安装点与轮心所夹圆心角，在最小车轮直径时的圆心角为θ₁，D_cq为轮毂直径；

步骤二具体如下：

边界约束条件：

90°＜θ₁＜180° (7)

0°＜β₁＜90° (8)

0°＜β₂＜90° (9)

0＜l (10)

0＜D_cq (11)

辐杆在轮脚上的安装间距约束：

60＜s_l＜D_minsin30° (12)；

步骤三具体包括如下子步骤：

子步骤1：弧形轮脚外缘中点到安装在轮脚的辐杆中点之间的径向距离：

子步骤2：在合拢极限位置时，轮脚外缘中心点的实际径向位移：

子步骤3：在张开极限位置时，轮脚外缘中心点的实际径向位移：

子步骤4：目标函数f(θ₁，β₁，β₂，D_cq，θ₂)按照使轮脚外缘中心点的实际径向位移与给定径向位移在张开和合拢两个极限位置的误差均方根最小来建立，其表达式为：