Optimized design of cam steering structure for carbon-free car based on Sobol method

SHUI Guomin; ZHAO Wangchu; LI Ce; JIANG Bin; WANG Ruiqing

doi:DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.009

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Optimized design of cam steering structure for carbon-free car based on Sobol method

Design·Calculation | 更新时间：2025-09-20

- Optimized design of cam steering structure for carbon-free car based on Sobol method
- Journal of Mechanical Transmission Vol. 49, Issue 9, Pages: 72-78(2025)
- 作者机构：
  
  1.东华大学机械工程学院，上海 201620
  2.东华大学物理学院，上海 201620
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.009
  CLC：
- Received：24 April 2024，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
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税国民，赵旺初，李策，等. 基于Sobol方法的无碳小车凸轮转向机构装置优化设计［J］. 机械传动，2025，49（9）：72-78.

SHUI Guomin，ZHAO Wangchu，LI Ce，et al. Optimized design of cam steering structure for carbon-free car based on Sobol method［J］. Journal of Mechanical Transmission，2025，49（9）：72-78.
税国民，赵旺初，李策，等. 基于Sobol方法的无碳小车凸轮转向机构装置优化设计［J］. 机械传动，2025，49（9）：72-78. DOI： DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.009.

SHUI Guomin，ZHAO Wangchu，LI Ce，et al. Optimized design of cam steering structure for carbon-free car based on Sobol method［J］. Journal of Mechanical Transmission，2025，49（9）：72-78. DOI： DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.009.

摘要

目的

无碳小车调试普遍需通过反复调整以减小轨迹偏差，效率较低。对小车进行误差分析能对路线偏差溯源，从误差来源优化小车，能将传统“试错调试”转向“数据驱动设计”，提高调试效率。

方法

采用Sobol方法对凸轮转向机构参数进行敏感性分析，基于分析结果优化了小车结构，调整了加工方法，提高了关键零部件的制造精度，并通过仿真与实物模型验证了优化的有效性。

结果

结果显示，优化后的小车打卡点数从最佳6个提升至稳定8~9个，实现了显著改进，为新能源车和无碳小车的性能优化提供了支持和工程实践参考。

Abstract

Objective

The calibration of carbon-free vehicles typically necessitates repeated adjustments to mitigate trajectory deviations

resulting in low operational efficiency. Conducting an error analysis on the vehicle enables tracing the sources of trajectory deviations

thereby facilitating the structural optimization through the error source identification. This approach transforms conventional trial-and-error calibration into a data-driven design methodology.

Methods

Sobol sensitivity analysis was implemented to evaluate structural parameters of the cam steering mechanism. Based on analytical outcomes

the vehicle’s structure was optimized

manufacturing methods were adjusted

and the fabrication precision of critical components was enhanced. The optimization effectiveness was subsequently validated through both simulation models and physical prototypes.

Results

The results demonstrate that the optimized vehicle’s target acquisition performance is improved significantly

with scoring points increasing from a maximum of 6 to a stable range of 8 to 9. It provides a foundation and engineering insights for performance optimization of both new energy vehicles and carbon-free vehicles.

关键词

Keywords

references

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