毕业论文-四轮独立驱动的全方位转向车辆设计.doc

四轮独立驱动的全方位转向车辆设计 前 言 传统车辆的转向装置只能够实现简单的直线运动和半径较大的转弯运动并不能实现全方位的移动，今年来随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们越来越希望交通工具可以更加便捷、多功能化，这其中车辆能够实现全方位的移动跟转向成为了发展的趋势。 全方位转向系统有种形式包括：前轮驱动后轮转向、后轮驱动前轮转向和四个轮子分别单独驱动和转向。本课题设计采用的是最后一种方式：分别控制四个轮子的驱动和转向。为实现全方位转向汽车绕任一点能够进行旋转，并且可以沿着任一方向进行平移，本设计采用的是一种用于外转子式轮毂电机的双横臂悬架转向机构和导向机构，其能够实现在较狭窄的场地进出自如，该技术可以很大程度上解决停车难的问题，是以后汽车一个重要的发展趋势。目前，已经生产出来的汽车在原理上是使用通过内外两层从动轮体与地面交替接触以实现连续移动，这种轮系的结构比较复杂，装配时也比较麻烦，其加工精度要求很比较高，并且，由于此种类型的结构比较紧凑，只有在运动的地面很光滑时才可以实现全方位的转向运动，并且当两轮体之间有垃圾卷进去时，其无法实现全方位的转向，而且设计生产出来质量比较大，因此活动不灵敏。本次设计的全方位转向车的四个车轮均可在的范围内实现全方位的移动和转向，因此对汽车的转向装置提出了很高的要求，既要保证车轮能够正常进行直线运动，又要保证再实现各方向的转向时车轮与悬架导向装置不发生干涉。 该方案主要包括四大系统：传动系统、行驶系统、制动系统和转向系统。本课题着重设计转向系统，包括齿轮的设计，以及行驶机构的参数设计。 1 全方位转向车设计方案说明 本课题拟开发一种采用四轮独立驱动的全方位转向车辆。该车辆在行驶过程中，如果遇到转弯半径很小或者在空间比较狭窄想实现停车时，可通过全方位转向车的各方向的移动可以解决此种问题。该方案主要包括四大系统：传动系统、行驶系统、制动系统和转向系统。 该全方位转向车辆可实现各方向的转向和平移，平整路面最大行驶速20Km/h，续行里程40公里，最大承载30kg，车体长600mm宽400mm，高300mm。传动系统直接采用电机驱动，要求传动系统在运行的时候传动平稳、安全可靠、噪音小。行驶系统采用电机直接驱动的方式，在正常行驶时，每个轮子只有一个电机工作；在转向时，则通过另一个电机带动轴的转动，从而带动轮子发生全方位转向功能。转向系统和驱动系统均采用电机驱动，要求转向半径在的范围内。 2 全方位转向车的工作原理与特点 该全方位转向车主要包括传动系统、行驶系统、制动系统和转向系统四大系统。此四大系统共同构成全方位转向车的机械装置部分，各个系统都由相应的电机来驱动。 传动系统是靠电动机的输出轴带动行星齿轮的转动以实现全方位转向车在预定的轨道上能够实现直线运动、斜线运动以及绕任意一点的转向运动的目的，其中前后轴各自安装一个电动机使其拥有动力源装置，也就是说可以实现自我的驱动功能，此种方法虽然在结构上较为复杂，但是大大增加了全方位转向车的使用性能，使车轮能够向不同的方向实现转向。 行驶系统是依靠电动机通过联轴器使主轴相连，带动 一个一级圆锥齿轮传动来实现增大扭矩和降低速度的，电动机带电输出轴转动后带动主轴转动，车轮用一个平键卡在主轴上，当主轴转动时车轮也就随着主轴的转动而转动，这就实现了车辆的行驶功能。具体是轮系中的全方位转向车的转动以执行前进的功能，轮子通过主轴与支架连在一起，以起到支撑的作用。 转向系统是为了能够实现在允许的较小范围内实现足够小的转弯半径，此次采用的设计方式是独立转向的方式，即，通过车架使车轮固定起来以防止其左右串动，带动一个一级圆锥齿轮传动，锥齿轮卡在一个主轴上，当锥齿轮运动时主轴也随之运动，同时带动支撑板发生转向，因为支撑板与轮胎之间是平行的关系并且它们之间的距离理论上不会发生改变，因此轮胎也就随之发生转向，这就是全方位转向车的转向系统的原理。 制动系统是为了实现使运动的车辆能够停止下来的功能，因为本课题主要设计的是汽车的转向系统和行驶系统，因此制动系统并没有进行详细的设计，此课题只是当电动机都不工作，即电机都不带电时小车就可以实现制动的功能，当然这样的制动功能并不完善，还需该进，但在本课题中就不涉及此类型的问题了。 该全方位转向车有五个特点：1）可以在狭小的空间内实现移动和转动；2）结构设计简单，整体的重量不大且尺寸较小；3）行驶系统和转向系统分别由各自独立的电机所驱动，控制灵活结构简单方便；4）该全方位转向车采用了独立的转向系统，虽然转向系统有些复杂，但是这样可以使小车转向时的转弯尽可能的减小，并且转弯半径减小。 3 设计方案分析 关于转向系统的设计，是通过联轴器使一级圆锥齿轮轴与电动机的输出轴相连，电