【摘要】：汽車用四輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)具有低速行駛時(shí)減小車輛轉(zhuǎn)彎半徑、高速行駛時(shí)提高車輛的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性的作用。作為四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)中技術(shù)含量最高、對(duì)車輛靈活性提升最大的轉(zhuǎn)向技術(shù),四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向技術(shù),可以很輕松的實(shí)現(xiàn)汽車的全向移動(dòng)。然而,由于四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向需要單獨(dú)控制每個(gè)車輪的動(dòng)作,無疑提高了車輛懸掛系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的復(fù)雜度。采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛無傳動(dòng)軸和半軸,使得車輛的結(jié)構(gòu)在一定程度上得以簡化,并且使得四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的布置變得更加靈活。本論文旨在設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車小半徑轉(zhuǎn)向、原地掉頭、橫向行駛、斜向行駛功能的新型四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。研究內(nèi)容分為以下五部分:1.通過分析輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)和四輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出一種針對(duì)四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。以轉(zhuǎn)向時(shí)功耗為優(yōu)化目標(biāo),利用MATLAB優(yōu)化工具箱確定四輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的參數(shù),并利用ADAMS軟件對(duì)參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。2.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模型的建立和驗(yàn)證。首先,利用CATIA軟件建立單個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模型,結(jié)合ADAMS軟件對(duì)該單輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證。然后,基于單輪轉(zhuǎn)向模型建立整車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模型并進(jìn)行模型仿真。在建立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模型時(shí),為了提高車輛的可靠性,在車輛前軸上加入應(yīng)急轉(zhuǎn)向裝置。3.車輛轉(zhuǎn)向二自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立與驗(yàn)證。首先,基于Ackerman轉(zhuǎn)向理論建立車輛的轉(zhuǎn)向控制數(shù)學(xué)模型。然后,利用SIMULINK軟件搭建四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向的仿真模型。最后,仿真驗(yàn)證搭建的控制模型。4.基于整車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模型,利用ADAMS軟件建立整車的虛擬樣機(jī)模型。利用建立的SIMULINK控制模型和虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行聯(lián)合仿真,驗(yàn)證采用本文設(shè)計(jì)的四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)車輛的轉(zhuǎn)向性能。5.特定工況下整車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)仿真驗(yàn)證。驗(yàn)證具有本文所設(shè)計(jì)的四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的車輛是否能實(shí)現(xiàn)小半徑轉(zhuǎn)向、原地掉頭、橫向行駛以及斜向行駛功能。
【圖文】：

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論5圖1.1 特殊結(jié)構(gòu)的車輪Fig.1.1 Special structure wheelsGuoli Li 等人利用萬向輪原理和輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)了一種四輪轉(zhuǎn)向裝置，其結(jié)構(gòu)如圖 1.2所示。并利用這個(gè)裝置設(shè)計(jì)完成了一個(gè)全向行駛的機(jī)器人[44]。圖1.2 一種萬向輪的結(jié)構(gòu)Fig.1.2 A Universal Wheel Structure下面介紹四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向在車輛上的研究狀況。2005 年，同濟(jì)大學(xué)的車輛研究團(tuán)隊(duì)，在萬鋼教授的帶領(lǐng)下開發(fā)的“春暉二號(hào)”電動(dòng)車便是在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上，，加入四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)電動(dòng)車的獨(dú)立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是電機(jī)通過萬向節(jié)，控制安裝在主銷上的齒輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)車輪的偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)車輛的全向行駛[45]。但是這種設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)會(huì)使簧下質(zhì)量增大對(duì)乘坐舒適性的影響變得更明顯。2008 年，香港中文大學(xué)開發(fā)了一款輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車 OK-1，這款實(shí)驗(yàn)車輛采用線控轉(zhuǎn)向與四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向技術(shù)

[44]。圖1.2 一種萬向輪的結(jié)構(gòu)Fig.1.2 A Universal Wheel Structure下面介紹四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向在車輛上的研究狀況。2005 年，同濟(jì)大學(xué)的車輛研究團(tuán)隊(duì)，在萬鋼教授的帶領(lǐng)下開發(fā)的“春暉二號(hào)”電動(dòng)車便是在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上，加入四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)電動(dòng)車的獨(dú)立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是電機(jī)通過萬向節(jié)，控制安裝在主銷上的齒輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)車輪的偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)車輛的全向行駛[45]。但是這種設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)會(huì)使簧下質(zhì)量增大對(duì)乘坐舒適性的影響變得更明顯。2008 年，香港中文大學(xué)開發(fā)了一款輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車 OK-1，這款實(shí)驗(yàn)車輛采用線控轉(zhuǎn)向與四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了車輛在狹小空間內(nèi)的行駛[46]。它的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)如圖1.3
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM30;U469.72

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3 李U

本文編號(hào)：2612142