可实现大角度转向的双横臂悬架独立驱动系统研究

摘要

由车轮独立驱动和线控转向系统构成的微型电动车辆，兼备电动汽车和全方位轮式移动机器人的特征，具有零半径原地转向、沿任意方向的平移、绕任意设定点转向等高度的机动性，不仅能适应各种复杂狭小道路工况下的灵活行驶，还兼备高速运载工具的实用性，在车辆高速操稳性和主动安全性方面也有很好的发展潜力。
　　 首先，通过分析独立驱动系统的国内外研究现状，得出目前围绕着线控转向的车轮独立驱动电动汽车的研究还很缺乏，且以电动轮电动汽车为主，但是电动轮非簧载质量过大的缺点严重影响了车辆的行驶平顺性。因此，结合悬架系统的结构特征，对结构紧凑、传动性能良好、可实现大转向角的独立驱动系统的研究，具有重要的现实意义和理论意义。
　　 其次，介绍了悬架系统的分类和组成，并结合双横臂悬架的特点，分别对等长双横臂悬架独立驱动机构和不等长双横臂悬架独立驱动机构进行了总体设计，并简要分析了机构的动力传递情况。然后在NX软件中建立了机构的三维模型，通过仿真干涉分析得出此两种机构的最大转向角可接近±90°。
　　 再次，在对驱动机构进行总体设计的基础上，结合整车参数和动力性指标的要求，对两前轮驱动电动汽车的驱动电机参数（额定功率、额定转速、额定转矩、峰值功率、最高转速、峰值转矩等）和蓄电池参数（电池组容量、电池组数目等）进行了匹配，并在ADVISOR中建立了车身、车轮、减速器、电机和蓄电池的仿真模型，并进行了动力性仿真验证。然后，对转向电机的转矩、转速进行了选择，对此机构转向时电机的转速控制进行了理论分析，并在NX软件中进行了仿真验证，在此基础上对四轮均采用本文所设计的机构的电动汽车的常规转向、沿任意方向的平移、绕任意点转向等转向模式的实现进行了设计。
　　 最后，根据所设计机构的尺寸，以及汽车对悬架性能的要求，对悬架导向机构的初始参数进行了设计，并确定了悬架导向机构各设计点的坐标，在ADAMS软件中建立了悬架导向机构的模型，并对悬架的初始性能进行了仿真分析;在此基础之上确定了模型的设计变量，并将模型的设计点以及物体参数化，分析了各设计变量对悬架性能评价指标的具体影响。然后，以车轮外倾角的变化量最小为设计目标，对悬架导向机构进行了优化，通过比较可发现，优化后的车轮定位参数的变化相对于优化前有了明显的改善。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的来源和背景

2．2 国内外研究现状及发展趋势

1．3 课题主要研究内容及研究路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究路线

1．4 本章小结

第二章 双横臂悬架独立驱动机构的总体设计

2．1 UG／NX简介

2．2 悬架系统简介

2．2．1 悬架的组成

2．2．2 悬架的分类

2．2．3 横臂式独立悬架

2．3 等长双横臂悬架独立驱动机构的设计

2．4 不等长双横臂悬架独立驱动机构的设计

2．4．1 独立驱动机构的总体设计

2．4．2 减速锥齿轮参数的确定

2．5 本章小结

第三章 驱动系统的动力性参数选择及匹配

3．1 整车参数及动力性指标的确定

3．1．1 整车参数的确定

3．1．2 动力性指标的确定

3．2 驱动电机的选型及参数匹配

3．2．1 驱动电机的选型

3．2．2 驱动电机的参数匹配

3．3 蓄电池的选型和参数匹配

3．3．1 蓄电池的选型

3．3．2 蓄电池的参数匹配

3．4 动力性仿真分析

3．4．1 ADVISOR仿真软件概述

3．4．2 仿真模型的建立

3．4．3 动力性仿真结果分析

3．5 本章小结

第四章 转向系统的参数选择及转向模式设计

4．1 转向电机参数的选择

4．1．1 转向电机转矩的选择

4．1．2 转向电机转速的选择

4．2 转向时电机转速控制

4．2．1 转向时电机转速控制的理论分析

4．2．2 转向时电机转速控制的仿真验证

4．3 转向模式的设计

4．3．1 常规转向模式

4．3．2 原地转向模式

4．3．3 绕任意点转向模式

4．3．4 平移运动模式

4．4 本章小结

第五章 悬架导向机构运动学仿真及优化

5．1 ADAMS软件介绍

5．2 悬架运动学性能的评价指标

5．3 双横臂悬架模型的建立

5．4 悬架导向机构的仿真及优化

5．4．1 悬架初始性能的仿真

5．4．2 悬架导向机构各参数对车轮定位参数的具体影响

5．4．3 悬架导向机构的优化

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结和结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文