4WD轮毂电机电动车四轮独立转向机构设计

发布时间：2020-04-02 15:46

【摘要】：汽车用四轮转向机构具有低速行驶时减小车辆转弯半径、高速行驶时提高车辆的转向稳定性的作用。作为四轮转向技术中技术含量最高、对车辆灵活性提升最大的转向技术,四轮独立转向技术,可以很轻松的实现汽车的全向移动。然而,由于四轮独立转向需要单独控制每个车轮的动作,无疑提高了车辆悬挂系统与转向系统的复杂度。采用轮毂电机驱动的车辆无传动轴和半轴,使得车辆的结构在一定程度上得以简化,并且使得四轮独立转向机构的布置变得更加灵活。本论文旨在设计一种可以实现电动汽车小半径转向、原地掉头、横向行驶、斜向行驶功能的新型四轮独立转向机构。研究内容分为以下五部分:1.通过分析轮毂电机驱动的特点和四轮转向机构的结构特点,提出一种针对四轮轮毂电机驱动电动车的四轮独立转向机构。以转向时功耗为优化目标,利用MATLAB优化工具箱确定四轮转向机构的参数,并利用ADAMS软件对参数进行了验证。2.转向机构模型的建立和验证。首先,利用CATIA软件建立单个车轮的转向机构模型,结合ADAMS软件对该单轮转向机构模型进行仿真验证。然后,基于单轮转向模型建立整车的转向机构模型并进行模型仿真。在建立转向机构模型时,为了提高车辆的可靠性,在车辆前轴上加入应急转向装置。3.车辆转向二自由度运动学模型的建立与验证。首先,基于Ackerman转向理论建立车辆的转向控制数学模型。然后,利用SIMULINK软件搭建四轮独立转向的仿真模型。最后,仿真验证搭建的控制模型。4.基于整车转向机构模型,利用ADAMS软件建立整车的虚拟样机模型。利用建立的SIMULINK控制模型和虚拟样机模型进行联合仿真,验证采用本文设计的四轮独立转向机构车辆的转向性能。5.特定工况下整车转向机构仿真验证。验证具有本文所设计的四轮独立转向机构的车辆是否能实现小半径转向、原地掉头、横向行驶以及斜向行驶功能。
【图文】：

特殊结构,车轮

山东理工大学硕士学位论文第一章绪论5图1.1 特殊结构的车轮Fig.1.1 Special structure wheelsGuoli Li 等人利用万向轮原理和轮毂电机设计了一种四轮转向装置，其结构如图 1.2所示。并利用这个装置设计完成了一个全向行驶的机器人[44]。图1.2 一种万向轮的结构Fig.1.2 A Universal Wheel Structure下面介绍四轮独立转向在车辆上的研究状况。2005 年，同济大学的车辆研究团队，在万钢教授的带领下开发的“春晖二号”电动车便是在轮毂电机驱动的基础上，，加入四轮独立转向与线控转向系统，实验电动车的独立转向机构是电机通过万向节，控制安装在主销上的齿轮旋转实现车轮的偏转，从而实现车辆的全向行驶[45]。但是这种设计的转向机构会使簧下质量增大对乘坐舒适性的影响变得更明显。2008 年，香港中文大学开发了一款轮毂电机驱动电动车 OK-1，这款实验车辆采用线控转向与四轮独立转向技术

万向轮,转向机构,车辆,轮毂电机

[44]。图1.2 一种万向轮的结构Fig.1.2 A Universal Wheel Structure下面介绍四轮独立转向在车辆上的研究状况。2005 年，同济大学的车辆研究团队，在万钢教授的带领下开发的“春晖二号”电动车便是在轮毂电机驱动的基础上，加入四轮独立转向与线控转向系统，实验电动车的独立转向机构是电机通过万向节，控制安装在主销上的齿轮旋转实现车轮的偏转，从而实现车辆的全向行驶[45]。但是这种设计的转向机构会使簧下质量增大对乘坐舒适性的影响变得更明显。2008 年，香港中文大学开发了一款轮毂电机驱动电动车 OK-1，这款实验车辆采用线控转向与四轮独立转向技术，实现了车辆在狭小空间内的行驶[46]。它的转向机构如图1.3
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM30;U469.72

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