汽车转向机构的运动精度分析及其优化理论,是一个值得深入研究且具有重要理论和工程实际意义的课题。本文从运动精度的全局灵敏度分析入手,以Sobol’方法作为基本数学工具,研究了转向机构的运动精度问题,以期得到新的优化设计方法,并得到一些有参考价值的结论。本文首先对现有灵敏度分析(SA)方法进行了简述。较详细地介绍了Sobol’全局SA方法的原理、灵敏度指标的定义及其蒙特卡罗计算方法。用Matlab语言设计了一套全局灵敏度分析程序。以Ishigami函数和Sobol’g-function函数的灵敏度分析作为算例,对所设计的程序进行了验证。用所设计的程序对这两个函数进行了Sobol’全局SA分析,其分析结果和已知的解析解吻合。验证结果表明,所设计的灵敏度分析程序正确、运行可靠,计算结果可满足工程设计与分析的精度要求。其次,用所设计的Sobol’全局灵敏度分析程序,对整体式转向梯形机构运动精度的灵敏度问题进行了分析。计入机构的杆长制造误差和运动副间隙的影响,建立了转向机构运动精度的数学模型。灵敏度分析实例的结果表明,后置式转向梯形机构中四个运动副的间隙是影响机构运动精度的重要因素。其中,两个主销的间隙是关键因素。以与齿轮齿条(Rack-and-pinion)式转向器配用的转向机构为例,研究了断开式转向机构的灵敏度分析问题。在计入机构杆长的随机性制造误差,但不计入运动副间隙的前提下,Sobol’全局灵敏度分析结果表明,断开式转向机构的横拉杆长度及其随机性制造误差是影响机构运动精度的关键因素。最后,基于Sobol’全局灵敏度分析,给出了两种优化设计方法。一是基于Sobol’总灵敏度附加目标的优化设计方法。该方法在原有优化设计模型的基础上,以所有设计变量Sobol’总灵敏度的最大值作为附加目标函数,和原优化目标函数一起组成一个双目标的优化设计新模型。另一种是基于Sobol’全局灵敏度分析的直接优化方法。该方法先用Sobol’法对现有的设计方案进行灵敏度分析,找到影响目标函数的关键因素和重要因素。然后,针对这些因素采取针对性的改进措施,达到了对现有设计方案进一步优化的目的。给出了二个实例,实例表明,所提优化设计方法是有效的。