平移式轿车姿态调校系统设计(附件)
毕业设计说明书（论文）外文目 录1 引言 12 总体方案设计 32.1 主体结构设计 32.2 工作过程 33 结构参数设计与建模 43.1 踏板机构驱动-滚阻力矩的计算 43.2 机构的结构设计 74 承载部件有限元分析 164.1 踏板滚轴的有限元分析 164.2 踏板主体的有限元分析 19结论 21致谢 22参考文献 23引言近年来，汽车保有量的迅猛增加，汽车停放问题也随之而来，车位紧张问题越来越受到人们的重视和关注。同时，为充分利用停车位的有限空间，节约土地资源，很多路边车位、广场车位、小区车位等场地空间均较窄小，汽车停车入位十分不便，往往需要多次进退、花费很长时间才能准确停放，传统泊车过程如图1所示。/图 1 传统泊车过程示意图为此，世界各汽车厂商的高度重视车辆停车辅助系统的研发。目前，市面上出现的自动泊车系统还是以传统的方式入库，例如雪铁龙的基于探测空间的辅 助泊车City Park系统，侦测停车位后辅助泊车系统根据自身和其他汽车之间布局关系以及探测出来的停车位的面积大小后经过ECU计算后会拟定出泊车的行驶路径和策略，在泊车进程中，ECU控制汽车的转向系统并给驾驶员提供信息。系统在工作的过程中，如果汽车相对其他障碍物的距离小于计算机设定值，辅助泊车功能就自动关闭。若车速超过计算机设定值，ECU的安全防护系统会就介入中泊车功能断将驾驶权转交给司机[2]。 此类辅助泊车只要有障碍物在车后，重新计算泊车路径又要在原来出发位置进行模拟计算，导致停车系统停顿数秒，不能在原地再次测绘路况。完成一次入库的时间很长。并且在窄小的侧方车位需要较长时间入库，甚至还会发生无法实现自动入位的情况。奥迪的泊车辅助引导系统有遥控器自动停车的功能，适合不方便上下车的场景。目前只应用在中高档轿车，功能较单一，且有一定的危险性。德国DFKI研发了一种结构新型的汽车EOssc2，该车可以像螃蟹一样横向移动。NTK的EV电动车采用轮毂电机直驱车轮，能独立控制四个车轮水平转动一定的角度，使车体做出多方向的平移动作。此外还可以通过改变每个轮不同的角度以及独立控制每个车轮的旋转方向来实现原地旋转车身，在狭小空间实现汽车原地自转360度调头的动作[3]。张伯俊从整车多体系统动力学的方向,搭建的四轮转向汽车的ADAMS动力学模型对转角阶跃输入下的时域瞬态响应仿真表明,四轮转向汽车汽车操纵稳定性指标在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
相同参数工况下确实是好于前轮转向汽车[1]。证实四轮转向有着低速灵活的优势，或言之前后轴都具有多方向运动的结构确实更灵活。从结构角度来看四轮转向对强度要求大，目前只适用轻型城市代步小轿车上，在高强度工况下有可能导致悬挂杆系失效。以及该结构存在万向轴大角度传递动力问题以及在结构设计上面临着与悬挂杆系干涉的问题。因此该机构适用于电动车，通过使用轮毂电机以及轮边减速器客服动力传递问题。但在当今时代，纯电动车还不是主流，无法在主流的燃油车上普及使用该种结构。谢晓东[11]，连杆控制的自走式农用底盘下的每套转向机构都可以在各自涡轮蜗杆的驱动下实现轮子360度转动使汽车行驶方向垂多元化。此种结构运行灵活但是主体过于庞大和复杂，不利于长距离运输作业，多运用于农机。William Liddiard通过不改动车身原有结构而在轮胎上进行设计，不同于麦克纳姆轮胎，该轮胎是通过油压作为动力传动至轮毂上的减速器驱动轮毂上多组主动导轮，导轮再带动胎皮“翻转”实现横向移动，该结构能适应大部分车型，只要装上该轮毂，车身只要加上控制单元和油路系统即可使用。与前后车轮旋转运动搭配能实现精细的多角度以及多方向的运动。但是由于结构的精密性以及结构特性决定了此轮胎无法在泥泞，有碎石颗粒的地带使用。一旦导轮卡入污秽，有可能导致无法正常使用以及卡入的碎石存在扎破轮胎的安全隐患，维护和保养也不太方便。同时该结构需使用特殊的真空胎皮，由于该机构夹胎效果弱，在高速行驶或受到较高的横向力时存在胎皮脱离轮毂的风险。目前解决汽车停车入库的办法是大都是改进停车场的构造 ,如立体停车场。但是受到停车场有效面积、空间局限以及费用等实际情况的局限 ；国内目前上针对结构设计了一种将汽车垂直升降至四轮离地后采用横向移动的装置来完成横向平移实现泊车动作。其中几乎都是由电动或液压马达驱动辅助轮的汽车横移装置的方案, 但由于装置仪器等价格昂贵,结构复杂,自重大等一系列问题导致了不适合在狭小空间的场所使用[4]。此外还存在装置体积过于巨大，汽车底盘的可利用空间小，载重汽车举升困难，横向行走装置取力困难且行走时车身不稳定等问题。这一系列问题导致该装置还处于测试优化阶段，无法快速投入生产以及使用。针对以上问题，并结合现有技术，考虑为后驱轿车使用者进行的小空间停车提供便捷，本文介绍一种平移式轿车姿态自动调校系统的设计，即泊车过程中系统能实现轿车的横向移动，扇面平移等车身姿态自动调整，能在有限的停车空间内快速准确停车，增加汽车停泊数量，提高停车场空间利用率。总体方案设计 主体结构设计考虑到现有技术和成本控制以及实用性，决定在普通后轮驱动非承载式车身后加装横行踏板，横行踏板动力来源于汽车后驱动轮。车架前轴后加装带横向液压马达驱动轮的起落架支腿，动力来源于液压缸。以此实现整车扇面移动或横向位移。横行踏板由伸缩摇臂7,踏板主体1,辊轴2,滚桶12,带行星减速组的锥齿轮以及自锁机构组成。车身前轴的的横向行走机构由升降机构10和驱动系统11组成。/图 2 机构设计图 工作过程
目 录
1 引言 1
2 总体方案设计 3
2.1 主体结构设计 3
2.2 工作过程 3
3 结构参数设计与建模 4
3.1 踏板机构驱动滚阻力矩的计算 4
3.2 机构的结构设计 7
4 承载部件有限元分析 16
4.1 踏板滚轴的有限元分析 16
4.2 踏板主体的有限元分析 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
引言
近年来，汽车保有量的迅猛增加，汽车停放问题也随之而来，车位紧张问题越来越受到人们的重视和关注。同时，为充分利用停车位的有限空间，节约土地资源，很多路边车位、广场车位、小区车位等场地空间均较窄小，汽车停车入位十分不便，往往需要多次进退、花费很长时间才能准确停放，传统泊车过程如图1所示。
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图 1 传统泊车过程示意图
为此，世界各汽车厂商的高度重视车辆停车辅助系统的研发。目前，市面上出现的自动泊车系统还是以传统的方式入库，例如雪铁龙的基于探测空间的辅 助泊车City Park系统，侦测停车位后辅助泊车系统根据自身和其他汽车之间布局关系以及探测出来的停车位的面积大小后经过ECU计算后会拟定出泊车的行驶路径和策略，在泊车进程中，ECU控制汽车的转向系统并给驾驶员提供信息。系统在工作的过程中，如果汽车相对其他障碍物的距离小于计算机设定值，辅助泊车功能就自动关闭。若车速超过计算机设定值，ECU的安全防护系统会就介入中泊车功能断将驾驶权转交给司机[2]。 此类辅助泊车只要有障碍物在车后，重新计算泊车路径又要在原来出发位置进行模拟计算，导致停车系统停顿数秒，不能在原地再次测绘路况。完成一次入库的时间很长。并且在窄小的侧方车位需要较长时间入库，甚至还会发生无法实现自动入位的情况。奥迪的泊车辅助引导系统有遥控器自动停车的功能，适合不方便上下车的场景。目前只应用在中高档轿车，功能较单一，且有一定的危险性。德国DFKI研发了一种结构新型的汽车EOssc2，该车可以像螃蟹一样横向移动。NTK的EV电动车采用轮毂电机直驱车轮，能独立控制四个车轮水平转动一定的角度，使车体做出多方向的平移动作。此外还可以通过改变每个轮不同的角度以及独立控制每个车轮的旋转方向来实现原地旋转车身，在狭小空间实现汽车原地自转360度调头的动作[3]。张伯俊从整车多体系统动力学的方向,搭建的四轮转向汽车的ADAMS动力学模型对转角阶跃输入下的时域瞬态响应仿真表明,四轮转向汽车汽车操纵稳定性指标在相同参数工况下确实是好于前轮转向汽车[1]。证实四轮转向有着低速灵活的优势，或言之前后轴都具有多方向运动的结构确实更灵活。从结构角度来看四轮转向对强度要求大，目前只适用轻型城市代步小轿车上，在高强度工况下有可能导致悬挂杆系失效。以及该结构存在万向轴大角度传递动力问题以及在结构设计上面临着与悬挂杆系干涉的问题。因此该机构适用于电动车，通过使用轮毂电机以及轮边减速器客服动力传递问题。但在当今时代，纯电动车还不是主流，无法在主流的燃油车上普及使用该种结构。谢晓东[11]，连杆控制的自走式农用底盘下的每套转向机构都可以在各自涡轮蜗杆的驱动下实现轮子360度转动使汽车行驶方向垂多元化。此种结构运行灵活但是主体过于庞大和复杂，不利于长距离运输作业，多运用于农机。William Liddiard通过不改动车身原有结构而在轮胎上进行设计，不同于麦克纳姆轮胎，该轮胎是通过油压作为动力传动至轮毂上的减速器驱动轮毂上多组主动导轮，导轮再带动胎皮“翻转”实现横向移动，该结构能适应大部分车型，只要装上该轮毂，车身只要加上控制单元和油路系统即可使用。与前后车轮旋转运动搭配能实现精细的多角度以及多方向的运动。但是由于结构的精密性以及结构特性决定了此轮胎无法在泥泞，有碎石颗粒的地带使用。一旦导轮卡入污秽，有可能导致无法正常使用以及卡入的碎石存在扎破轮胎的安全隐患，维护和保养也不太方便。同时该结构需使用特殊的真空胎皮，由于该机构夹胎效果弱，在高速行驶或受到较高的横向力时存在胎皮脱离轮毂的风险。目前解决汽车停车入库的办法是大都是改进停车场的构造 ,如立体停车场。但是受到停车场有效面积、空间局限以及费用等实际情况的局限 ；国内目前上针对结构设计了一种将汽车垂直升降至四轮离地后采用横向移动的装置来完成横向平移实现泊车动作。其中几乎都是由电动或液压马达驱动辅助轮的汽车横移装置的方案, 但由于装置仪器等价格昂贵,结构复杂,自重大等一系列问题导致了不适合在狭小空间的场所使用[4]。此外还存在装置体积过于巨大，汽车底盘的可利用空间小，载重汽车举升困难，横向行走装置取力困难且行走时车身不稳定等问题。这一系列问题导致该装置还处于测试优化阶段，无法快速投入生产以及使用。
针对以上问题，并结合现有技术，考虑为后驱轿车使用者进行的小空间停车提供便捷，本文介绍一种平移式轿车姿态自动调校系统的设计，即泊车过程中系统能实现轿车的横向移动，扇面平移等车身姿态自动调整，能在有限的停车空间内快速准确停车，增加汽车停泊数量，提高停车场空间利用率。
总体方案设计
主体结构设计
考虑到现有技术和成本控制以及实用性，决定在普通后轮驱动非承载式车身后加装横行踏板，横行踏板动力来源于汽车后驱动轮。车架前轴后加装带横向液压马达驱动轮的起落架支腿，动力来源于液压缸。以此实现整车扇面移动或横向位移。横行踏板由伸缩摇臂7,踏板主体1,辊轴2,滚桶12,带行星减速组的锥齿轮以及自锁机构组成。车身前轴的的横向行走机构由升降机构10和驱动系统11组成。
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图 2 机构设计图
工作过程
相同参数工况下确实是好于前轮转向汽车[1]。证实四轮转向有着低速灵活的优势，或言之前后轴都具有多方向运动的结构确实更灵活。从结构角度来看四轮转向对强度要求大，目前只适用轻型城市代步小轿车上，在高强度工况下有可能导致悬挂杆系失效。以及该结构存在万向轴大角度传递动力问题以及在结构设计上面临着与悬挂杆系干涉的问题。因此该机构适用于电动车，通过使用轮毂电机以及轮边减速器客服动力传递问题。但在当今时代，纯电动车还不是主流，无法在主流的燃油车上普及使用该种结构。谢晓东[11]，连杆控制的自走式农用底盘下的每套转向机构都可以在各自涡轮蜗杆的驱动下实现轮子360度转动使汽车行驶方向垂多元化。此种结构运行灵活但是主体过于庞大和复杂，不利于长距离运输作业，多运用于农机。William Liddiard通过不改动车身原有结构而在轮胎上进行设计，不同于麦克纳姆轮胎，该轮胎是通过油压作为动力传动至轮毂上的减速器驱动轮毂上多组主动导轮，导轮再带动胎皮“翻转”实现横向移动，该结构能适应大部分车型，只要装上该轮毂，车身只要加上控制单元和油路系统即可使用。与前后车轮旋转运动搭配能实现精细的多角度以及多方向的运动。但是由于结构的精密性以及结构特性决定了此轮胎无法在泥泞，有碎石颗粒的地带使用。一旦导轮卡入污秽，有可能导致无法正常使用以及卡入的碎石存在扎破轮胎的安全隐患，维护和保养也不太方便。同时该结构需使用特殊的真空胎皮，由于该机构夹胎效果弱，在高速行驶或受到较高的横向力时存在胎皮脱离轮毂的风险。目前解决汽车停车入库的办法是大都是改进停车场的构造 ,如立体停车场。但是受到停车场有效面积、空间局限以及费用等实际情况的局限 ；国内目前上针对结构设计了一种将汽车垂直升降至四轮离地后采用横向移动的装置来完成横向平移实现泊车动作。其中几乎都是由电动或液压马达驱动辅助轮的汽车横移装置的方案, 但由于装置仪器等价格昂贵,结构复杂,自重大等一系列问题导致了不适合在狭小空间的场所使用[4]。此外还存在装置体积过于巨大，汽车底盘的可利用空间小，载重汽车举升困难，横向行走装置取力困难且行走时车身不稳定等问题。这一系列问题导致该装置还处于测试优化阶段，无法快速投入生产以及使用。针对以上问题，并结合现有技术，考虑为后驱轿车使用者进行的小空间停车提供便捷，本文介绍一种平移式轿车姿态自动调校系统的设计，即泊车过程中系统能实现轿车的横向移动，扇面平移等车身姿态自动调整，能在有限的停车空间内快速准确停车，增加汽车停泊数量，提高停车场空间利用率。总体方案设计 主体结构设计考虑到现有技术和成本控制以及实用性，决定在普通后轮驱动非承载式车身后加装横行踏板，横行踏板动力来源于汽车后驱动轮。车架前轴后加装带横向液压马达驱动轮的起落架支腿，动力来源于液压缸。以此实现整车扇面移动或横向位移。横行踏板由伸缩摇臂7,踏板主体1,辊轴2,滚桶12,带行星减速组的锥齿轮以及自锁机构组成。车身前轴的的横向行走机构由升降机构10和驱动系统11组成。/图 2 机构设计图 工作过程
目 录
1 引言 1
2 总体方案设计 3
2.1 主体结构设计 3
2.2 工作过程 3
3 结构参数设计与建模 4
3.1 踏板机构驱动滚阻力矩的计算 4
3.2 机构的结构设计 7
4 承载部件有限元分析 16
4.1 踏板滚轴的有限元分析 16
4.2 踏板主体的有限元分析 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
引言
近年来，汽车保有量的迅猛增加，汽车停放问题也随之而来，车位紧张问题越来越受到人们的重视和关注。同时，为充分利用停车位的有限空间，节约土地资源，很多路边车位、广场车位、小区车位等场地空间均较窄小，汽车停车入位十分不便，往往需要多次进退、花费很长时间才能准确停放，传统泊车过程如图1所示。
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图 1 传统泊车过程示意图
为此，世界各汽车厂商的高度重视车辆停车辅助系统的研发。目前，市面上出现的自动泊车系统还是以传统的方式入库，例如雪铁龙的基于探测空间的辅 助泊车City Park系统，侦测停车位后辅助泊车系统根据自身和其他汽车之间布局关系以及探测出来的停车位的面积大小后经过ECU计算后会拟定出泊车的行驶路径和策略，在泊车进程中，ECU控制汽车的转向系统并给驾驶员提供信息。系统在工作的过程中，如果汽车相对其他障碍物的距离小于计算机设定值，辅助泊车功能就自动关闭。若车速超过计算机设定值，ECU的安全防护系统会就介入中泊车功能断将驾驶权转交给司机[2]。 此类辅助泊车只要有障碍物在车后，重新计算泊车路径又要在原来出发位置进行模拟计算，导致停车系统停顿数秒，不能在原地再次测绘路况。完成一次入库的时间很长。并且在窄小的侧方车位需要较长时间入库，甚至还会发生无法实现自动入位的情况。奥迪的泊车辅助引导系统有遥控器自动停车的功能，适合不方便上下车的场景。目前只应用在中高档轿车，功能较单一，且有一定的危险性。德国DFKI研发了一种结构新型的汽车EOssc2，该车可以像螃蟹一样横向移动。NTK的EV电动车采用轮毂电机直驱车轮，能独立控制四个车轮水平转动一定的角度，使车体做出多方向的平移动作。此外还可以通过改变每个轮不同的角度以及独立控制每个车轮的旋转方向来实现原地旋转车身，在狭小空间实现汽车原地自转360度调头的动作[3]。张伯俊从整车多体系统动力学的方向,搭建的四轮转向汽车的ADAMS动力学模型对转角阶跃输入下的时域瞬态响应仿真表明,四轮转向汽车汽车操纵稳定性指标在相同参数工况下确实是好于前轮转向汽车[1]。证实四轮转向有着低速灵活的优势，或言之前后轴都具有多方向运动的结构确实更灵活。从结构角度来看四轮转向对强度要求大，目前只适用轻型城市代步小轿车上，在高强度工况下有可能导致悬挂杆系失效。以及该结构存在万向轴大角度传递动力问题以及在结构设计上面临着与悬挂杆系干涉的问题。因此该机构适用于电动车，通过使用轮毂电机以及轮边减速器客服动力传递问题。但在当今时代，纯电动车还不是主流，无法在主流的燃油车上普及使用该种结构。谢晓东[11]，连杆控制的自走式农用底盘下的每套转向机构都可以在各自涡轮蜗杆的驱动下实现轮子360度转动使汽车行驶方向垂多元化。此种结构运行灵活但是主体过于庞大和复杂，不利于长距离运输作业，多运用于农机。William Liddiard通过不改动车身原有结构而在轮胎上进行设计，不同于麦克纳姆轮胎，该轮胎是通过油压作为动力传动至轮毂上的减速器驱动轮毂上多组主动导轮，导轮再带动胎皮“翻转”实现横向移动，该结构能适应大部分车型，只要装上该轮毂，车身只要加上控制单元和油路系统即可使用。与前后车轮旋转运动搭配能实现精细的多角度以及多方向的运动。但是由于结构的精密性以及结构特性决定了此轮胎无法在泥泞，有碎石颗粒的地带使用。一旦导轮卡入污秽，有可能导致无法正常使用以及卡入的碎石存在扎破轮胎的安全隐患，维护和保养也不太方便。同时该结构需使用特殊的真空胎皮，由于该机构夹胎效果弱，在高速行驶或受到较高的横向力时存在胎皮脱离轮毂的风险。目前解决汽车停车入库的办法是大都是改进停车场的构造 ,如立体停车场。但是受到停车场有效面积、空间局限以及费用等实际情况的局限 ；国内目前上针对结构设计了一种将汽车垂直升降至四轮离地后采用横向移动的装置来完成横向平移实现泊车动作。其中几乎都是由电动或液压马达驱动辅助轮的汽车横移装置的方案, 但由于装置仪器等价格昂贵,结构复杂,自重大等一系列问题导致了不适合在狭小空间的场所使用[4]。此外还存在装置体积过于巨大，汽车底盘的可利用空间小，载重汽车举升困难，横向行走装置取力困难且行走时车身不稳定等问题。这一系列问题导致该装置还处于测试优化阶段，无法快速投入生产以及使用。
针对以上问题，并结合现有技术，考虑为后驱轿车使用者进行的小空间停车提供便捷，本文介绍一种平移式轿车姿态自动调校系统的设计，即泊车过程中系统能实现轿车的横向移动，扇面平移等车身姿态自动调整，能在有限的停车空间内快速准确停车，增加汽车停泊数量，提高停车场空间利用率。
总体方案设计
主体结构设计
考虑到现有技术和成本控制以及实用性，决定在普通后轮驱动非承载式车身后加装横行踏板，横行踏板动力来源于汽车后驱动轮。车架前轴后加装带横向液压马达驱动轮的起落架支腿，动力来源于液压缸。以此实现整车扇面移动或横向位移。横行踏板由伸缩摇臂7,踏板主体1,辊轴2,滚桶12,带行星减速组的锥齿轮以及自锁机构组成。车身前轴的的横向行走机构由升降机构10和驱动系统11组成。
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图 2 机构设计图
工作过程
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