基于轮毂电机的车辆全转向设计及底盘优化研究

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1、国内图书分类号：U461.6密级：公开国际图书分类号：629西南交通大学研究生学位论文基于轮毂电机的车辆全转向设计及底盘优化研究年级二零一五级姓名刘兴龙申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师张祖涛教授二零一八年四月ClassifiedIndex:U461.6U.D.C:629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTHEOMNIDIRECTIONALSTEERINGDESIGNANDCHASSISOPTIMIZATIONBASEDONIN-WHEELMOTORVEHICLEGrade:2015Candida

2、te:XinglongLiuAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.ZutaoZhangApril.12,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要国内汽车保有量逐年增加使得现阶段出行不畅、泊车困难等问题日益凸显。对于大多数人来讲，在拥挤、狭小路段泊车、驾驶都是驾车出行中常见的挑战。由于传统燃油车的机械传动机构有很大局限性，驾驶员只能在一定操作空间内驾驶车辆。如果驾驶员可以通过对不同机构的控制来实现车辆横向移动、零半径转向及车辆底盘轴距、轮距的

3、变化，车辆可操作性能够大大提高，在拥挤路段、复杂路况、困难泊车时驾驶员将会有更好的驾驶体验。本文围绕着提高车辆的转向操作性和底盘灵活性两个方面展开了基于轮毂电机的车辆全转向设计及底盘优化研究。文章内容如下：首先，本文提出一种可以提高车辆转向可操作性的新型全转向机构方案。在总结了现阶段车辆转向机构优缺点及国内外提高转向操作性所采用的方法后，以此为基础设计了一种新型转向机构，确定了一种可以实现零半径转向和横向移动的方案。使用SolidWorks对设计方案进行建模和改进工作，并结合阿克曼转角关系进行车辆全转向运动学模型建立。其次，本文提出一种提高车辆底盘灵活性的新型可变轴距、可变轮距

4、机构方案。本文总结了传统车辆底盘机械传动机构和现阶段提高车辆底盘灵活性的相关研究，并以此为基础设计了一种新型可变轴距、轮距机构，确定了一种可以单次实现车辆底盘轴距变化、轮距变化的方案。使用SolidWorks对设计方案进行建模和改进工作。最后，对全转向系统和底盘系统进行相关仿真实验。本文对角阶跃输入、转向回正、单移线三种车辆行驶的典型工况在ADAMS/CAR软件中进行仿真实验，通过仿真结果对本文设计的全转向系统可操作性进行评估。本文采用ANSYS软件对底盘车架进行有限元分析，选取满载弯曲工况和满载扭转工况两种典型行驶状态对底盘车架的刚度和强度进行仿真分析和校核。根据仿真结果，表

5、明本文所设计的全转向系统有良好的操作稳定性，可以实现正常行驶转向操作，本文所设计的轴距、轮距可变机构应在相应部分对其强度和刚度进行参数优化以满足车辆和行驶的要求。关键词：轮毂电机；电动车辆；全转向机构；轴距/轮距可变；机构设计西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththeincreaseofcarownership,urbantrafficjamsandtheshortageofparkingspacesincitiesarebecomingmoreandmoreserious.Forthemajorityofdrivers,findingparkingl

6、ocationsanddrivingincrowdedandinsmallspacesarechallenging,evenifyouhavefindaparkingspaceorhaveenoughspacefordriving,itsstillagreatproblemtocontrollingvehiclesenteringaparkingspaceinsafe,anddrivingincomplexroadconditions.Duetothelimitationsoftheconventionalautomobilesteeringsystemandthechassi

7、s,thesteeringoperabilityofthevehicleisgreatlylimited,andalargesafetyspaceisrequiredduringdrivingandparkingtoensurethesafetyofthevehicle.Thedrivercanachievelateralmovement/zero-radiussteeringandthewheelbase/treadchangebycontrollingdifferentmechanica