四輪轉(zhuǎn)向電動平臺車底盤結(jié)構設計-車輛工程畢業(yè)論文

1、<p><b>　　XXXXXXX大學</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題 目： 四輪轉(zhuǎn)向電動平臺車底盤結(jié)構設計 </p><p>　　學 院： 機電工程學院 </p><p>　

2、　專 業(yè)： 車輛工程 </p><p>　　學生姓名： XX 班級/學號：111111111/1111111111</p><p>　　指導老師/督導老師： </p><p>　　起止時間： 2017年 月 日 至 2017年 月 日 &l

3、t;/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設計的四輪轉(zhuǎn)向電動平臺車是一種體積小、重量輕、具有一定通過能力的微型無人車輛。其使用復合電源系統(tǒng)輸出能量，使用輪轂電機提供平臺車行駛時的驅(qū)動力，使用步進電機來控制平臺車轉(zhuǎn)向。該平臺車能夠在搭載相關實驗設備的情況下進行一定的科學實驗，也可以在待在相關設備之后作為應急救援設施，在地震、火災等自然災害發(fā)生

4、后進入救援人員無法進入的區(qū)域進行救援搜救以及受災情況探查工作，還可以成為一種通用開發(fā)平臺，以供日后其他的開發(fā)人員以此為基礎開發(fā)出更多的內(nèi)容，以豐富其功能。</p><p>　　本課題的目標是依據(jù)當前可以達到的技術，設計并制作出一個可以在工程應用領域具有實際使用價值的四輪轉(zhuǎn)向平臺車，該平臺車應當兼顧成本實用性、可開發(fā)性，既可以作為裝載各種設備進行工作的平臺，也可以作為工程領域研究人員通用的開發(fā)平臺。</p&g

5、t;<p>　　在分析國內(nèi)外復合電源系統(tǒng)、微型無人車輛研究現(xiàn)狀的基礎下，該論文提出了一種新型基于復合電源系統(tǒng)的四輪驅(qū)動、四輪轉(zhuǎn)向平臺車，該平臺車車架主體由6060W工業(yè)鋁型材連接而成，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及驅(qū)動系統(tǒng)安裝在兩塊固定在車架上的鋁板上，復合電源系統(tǒng)裝在車架上，其他控制器、線束置于車架內(nèi)部。該平臺車結(jié)構簡單、體積小，具備微型無人車輛的基本結(jié)構，并可在后期添加設備以進行各類實驗，也可直接作為通用開發(fā)平臺進行其他研究。</

6、p><p>　　關鍵詞：平臺車；復合電源系統(tǒng)；微型無人車輛；四輪驅(qū)動；四輪轉(zhuǎn)向；通用開發(fā)平臺</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design of the four-wheel steering electric platform car is a small size, light weight,

7、with a certain capacity through the micro-unmanned vehicles.It uses the composite power supply system to output energy, the use of wheel motor to provide the driving force of the platform car, the use of stepper motor to

8、 control the platform car steering.The platform can carry out some scientific experiments in the case of carrying the relevant experimental equipment, and can also be used as emergency resc</p><p>　　The goal

9、 of this project is to design and produce a four-wheel steering platform with practical value in the field of engineering applications based on the currently available technology.The platform should be cost-effective and

10、 developable,both as a load a variety of equipment to work on the platform,but also as a field of engineering researchers common development platform.</p><p>　　Based on the analysis of the current situation

11、of composite power system and micro unmanned vehicle at China and abroad,this paper presents a new four-wheel drive and four-wheel steering platform based on composite power system.The main body of the platform is compos

12、ed of 6060W industrial aluminum.The connection system and the drive system are mounted on two aluminum plates fixed to the frame.The composite power system is mounted on the frame,and the other controllers and harnesses

13、are placed in</p><p>　　Keywords:Platform Car;Composite Power System;Mini-unmanned Vehicles;Four-wheel Drive;Four-wheel Steering;Universal Development Platform</p><p><b>　　第一章 概述</b>&

14、lt;/p><p>　　1.1選題背景與研究意義</p><p>　　汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，反映了國家產(chǎn)業(yè)的綜合競爭力，產(chǎn)業(yè)鏈長，關聯(lián)度高、就業(yè)面廣、消費帶動作用大，在國民經(jīng)濟和現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的歷史中扮演著不可或缺的角色。在過去的一個多世紀里，全球經(jīng)濟在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動下有了長足的發(fā)展，然而與此同時，全球傳統(tǒng)能源資源緊缺和全球生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化等問題也隨之而來。隨著當今世

15、界工業(yè)與科技的發(fā)展，石油產(chǎn)業(yè)已深入滲透到人類社會生產(chǎn)與物質(zhì)生活的各個方面，人類社會對石油等傳統(tǒng)礦產(chǎn)能源的依賴程度也越來越高?；谀壳叭蚪?jīng)濟發(fā)展對石油等傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源持續(xù)增長的需求，石油等傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源短缺問題將是制約世界實體經(jīng)濟發(fā)展的一大重要戰(zhàn)略與發(fā)展問題。此外按照當前全球汽車燃油經(jīng)濟性水平估計，車用燃油的消耗量將突破每一年4億噸，能源緊缺問題和環(huán)境惡化問題由此變得更加突出。因此，國家鼓勵開發(fā)新能源技術與大力發(fā)展新能源汽車將不僅僅能有效地

16、應對能源短缺問題與環(huán)境惡化問題的挑戰(zhàn)，亦將是我國實現(xiàn)汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)綠色低污染、可持續(xù)發(fā)展的必定選擇，更是把握全球科學技術與國民經(jīng)濟戰(zhàn)略發(fā)展機遇，縮短與先進國家差距，實現(xiàn)汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的重要舉措。</p><p>　　微型無人車輛是指體積小、重量輕、具有一定通過能力的微型智能車輛平臺[3]。其能夠在搭載相關實驗設備的情況下進行一定的科學實驗，也可以在搭載相關設備之后作為應急救援設施，在地震、火災等自然災害發(fā)生

17、后進入救援人員無法進入的區(qū)域進行搜救以及受災情況探查工作，還可以成為一種通用開發(fā)平臺，以供日后其他的開發(fā)人員以此為基礎開發(fā)出更多的內(nèi)容，以豐富其功能。一般使用蓄電池配合各種電機作為動力，使用輪式或履帶式驅(qū)動系統(tǒng)[3]。</p><p>　　1.2研究現(xiàn)狀及已有成果</p><p>　　最初的復合電源系統(tǒng)是通過將燃料電池和鉛酸蓄電池進行并聯(lián)之后組成的。在1966年，美國的通用汽車公司開發(fā)并推

18、出了全球第一臺有人駕駛的氫燃料電池封閉式箱車“Electrovan”，并在之后的幾年里相繼推出“HydroGen1”、“Precept”、“AUTOnomy”等由通過將燃料電池和鉛酸蓄電池并聯(lián)構成的復合電源系統(tǒng)驅(qū)動的純電動概念汽車。此外美國的福特汽車公司，日本的豐田汽車公司、本田汽車公司，德國的大眾、寶馬汽車公司等等世界知名汽車公司紛紛展開對燃料電池汽車以及由燃料電池和鉛酸蓄電池構成的復合電源系統(tǒng)的研究，并各自推出多臺燃料電池汽車和復合

19、電源概念電動車。此后，菲亞特公司首次將蓄電池和超級電容器并聯(lián)之后構成新型蓄電池-超級電容器復合電源系統(tǒng)。</p><p>　　圖1.1 第一臺氫燃料電池汽車Electrovan</p><p>　　國內(nèi)方面，北華航天工業(yè)學院與北京鼎漢技術股份有限公司合作完成了超級電容-蓄電池復合電源結(jié)構的選型與設計，并在之后將此復合電源系統(tǒng)裝在小型實驗平臺上進行了相關實驗，實驗結(jié)果表明該復合電源系統(tǒng)基本上

20、實現(xiàn)了通過超級電容器為蓄電池分流放電的功能，但是該研究還需要進一步進行復合電源系統(tǒng)能量分配的研究，以及在汽車上進行相關的設計與實驗和分析改進。而吉林大學則在國家“863”子項目基金的支持下，承擔對解放牌混合動力客車的設計開發(fā)和相關車用設備的實驗，并在此基礎上完成了蓄電池-超級電容器復合電源系統(tǒng)的理論和仿真分析研究，并在dSPACE上完成了硬件在環(huán)仿真與臺架測試的工作 [1]。</p><p>　　相比于復合電源系

21、統(tǒng)，微型無人車輛的相關研究就早了很多。最早的微型無人車輛出現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)的戰(zhàn)場上，當時為了減少士兵傷亡，納粹俄國率先研發(fā)出了一種無人排雷車并將其應用到戰(zhàn)場上，效果顯著。第二次世界大戰(zhàn)之后，前蘇聯(lián)開始了對無人車輛方面的相關研究，1980年左右，美國斯坦福大學、麻省理工學院等高等院校的科研機構開始了在無人地面車輛方面的研究。21世紀以來，隨著全球計算機與傳感器技術以及宇宙空間技術的不斷提升與高速發(fā)展，微型無人車輛方面的研究越來越重要，也

22、越來越方便，目前世界上的很多國家都開始了對微型無人車輛的研究之中，且各有成果。除此之外，微型無人車輛在太空探索方面發(fā)揮了重要作用。在1967年7月人類第一次登上地球之前，美國就曾向月球發(fā)射了無人巡游探測器，此后，各個國家曾向其他很多星球上發(fā)射過無人探測車，其中2004年成功登陸Gusev Crater美國勇氣號火星探測車就是其中一個典型代表。</p><p>　　圖1.2 勇氣號火星探測器</p>

23、<p>　　1.3 本課題的設計內(nèi)容</p><p>　　參照現(xiàn)有四輪轉(zhuǎn)向電動車底盤結(jié)構，通過查閱文獻、收集相關設計資料進行畢業(yè)設計總體方案選擇及設計、底盤選型、所需復合電源體積容量計算及三維建模、強度分析，從而完成以下主要設計內(nèi)容： </p><p>　　1、四輪轉(zhuǎn)向電動平臺車行駛過程分析及復合電源能量的確定及選型；</p><p>　　2、復合電源形狀

24、確定及體積計算；</p><p>　　3、四輪轉(zhuǎn)向電動平臺車底盤選型分析及三維建模；</p><p>　　4、裝載復合電源后的底盤三維建模；</p><p>　　5、典型載荷下底盤強度校核及分析；</p><p>　　6、編寫設計說明書并提供底盤模型及相關設計圖紙。</p><p>　　1.4 論文結(jié)構安排</p

25、><p>　　本畢業(yè)設計論文整體結(jié)構分為五個章節(jié)，每個章節(jié)的主要內(nèi)容如下：</p><p>　　第一章，概述。主要講述了本次畢業(yè)設計課題的研究背景以及研究意義，列舉了國內(nèi)外有關研究組織或者機構的一些相關研究成果，并對本次畢業(yè)設計的任務與內(nèi)容作了一下簡要闡述，對論文結(jié)構安排進行了闡述。</p><p>　　第二章，總體設計方案。這一章是對本次畢業(yè)設計的任務與內(nèi)容作了一下總

26、體概述，從總體上描述了一下本次畢業(yè)設計的所做的工作。首先，介紹了一下本次畢業(yè)設計的復合電源系統(tǒng)選型與設計，然后，從車架設計、驅(qū)動系統(tǒng)設計、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計三個方面對本次畢業(yè)設計的底盤結(jié)構設計作了介紹。</p><p>　　第三章，復合電源系統(tǒng)選型設計。主要介紹了一下復合電源系統(tǒng)的概念與工作原理，然后對復合電源系統(tǒng)中的兩個重要部分蓄電池和超級電容器進行了容量計算與選型設計以及參數(shù)匹配。</p><p

27、>　　第四章，底盤結(jié)構選型設計。本次畢業(yè)設計將本四輪轉(zhuǎn)向平臺車的底盤分成了三個部分—車架、驅(qū)動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在每一節(jié)分別對該四輪轉(zhuǎn)向平臺車的車架、驅(qū)動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行了容量計算與選型設計，并對車架進行了強度有限元分析。</p><p>　　第五章，總結(jié)與展望。對本次畢業(yè)設計進行了總結(jié)，列出了本次畢業(yè)設計的成果，并就工作上的不足與不完善之處進行展望，以期日后可以做出更完善的設計。</p>&

28、lt;p>　　第二章 總體設計方案</p><p>　　本次畢業(yè)設計的內(nèi)容主要可以分成兩個部分，其中一個部分是復合電源系統(tǒng)的選型與設計，另一個部分是平臺車的底盤結(jié)構選型與設計，下面將對這兩點設計的總體設計方案進行簡要概述。</p><p>　　2.1復合電源選型設計</p><p>　　復合電源選型設計是指該四輪轉(zhuǎn)向平臺車的復合電源系統(tǒng)的設計，包括通過分析進行

29、復合電源的選型，以及通過計算確定復合電源容量。</p><p>　　復合電源系統(tǒng)一般由分別具有高比能量、高比功率的兩個或者多個能量儲存裝置構成，因為需要通過復合電源系統(tǒng)為平臺車供電，以達到平臺車的各項功能，所以必須對復合電源系統(tǒng)的能量儲存裝置進行容量計算。</p><p>　　本次畢業(yè)設計復合電源系統(tǒng)選定的能量儲存裝置分別為鉛酸蓄電池和超級電容器組，將在第三章對這兩個能量儲存裝置進行容量計

30、算和參數(shù)匹配。</p><p>　　2.2底盤結(jié)構選型設計</p><p>　　底盤結(jié)構選型設計是指該四輪轉(zhuǎn)向平臺車的底盤結(jié)構的設計，包括主體車架設計、驅(qū)動系統(tǒng)設計、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計。其中，主體車架設計包括主體車架的選材設計以及三維建模，以及車架的強度有限元分析；驅(qū)動系統(tǒng)設計包括驅(qū)動電機的選型、功率計算和懸架設計；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計包括轉(zhuǎn)向電機的選型、功率計算和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安裝。</p>

31、<p>　　2.2.1主體車架設計</p><p>　　考慮到本次畢業(yè)設計的時間、經(jīng)費等等因素，以及出于方便安裝調(diào)試的目的，本次設計的車架主體選用工業(yè)6060W鋁型材，通過角件連接，搭建了一個長方體鋁框，可以方便的與驅(qū)動與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行連接，其內(nèi)部空間可以安放復合電源，其頂部空間也可以在日后的其他研究中放置與添加其他零部件以及實驗操作儀器，進行功能的豐富與擴展。該工業(yè)6060W鋁型材結(jié)構圖車架及結(jié)構圖如

32、下：</p><p>　　圖2.1 工業(yè)6060W鋁型材結(jié)構圖</p><p>　　圖2.2 車架主體結(jié)構圖</p><p>　　2.2.2驅(qū)動系統(tǒng)設計</p><p>　　一般微型純電動車驅(qū)動系統(tǒng)有兩種結(jié)構形式，一種是使用輪轂，另一種是通過直流電機以及聯(lián)軸器、減速器構成驅(qū)動系統(tǒng)。相比通過直流電機以及聯(lián)軸器、減速器構成驅(qū)動系統(tǒng)重量大、體積笨重

33、、安裝不易，輪轂電機具有體積小、重量輕、結(jié)構簡單、安裝方便等等優(yōu)點，故此本次設計選用輪轂電機作為本四輪轉(zhuǎn)向平臺車的驅(qū)動裝置，選配10寸橡膠輪胎。其結(jié)構圖如下：</p><p>　　圖2.3 驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構圖</p><p>　　2.2.3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計</p><p>　　本次畢業(yè)設計之初，擬選用步進電機作為轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構，通過齒輪驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動來達到控制轉(zhuǎn)向的目的，后來考

34、慮到齒輪的機械加工加工周期長、費用高，故最終選用步進電機作為驅(qū)動機構，通過聯(lián)軸器連接車輪與步進電機，來完成轉(zhuǎn)向控制。</p><p><b>　　2.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要從復合電源系統(tǒng)、底盤結(jié)構兩個方面分別簡要概述了一下本次畢業(yè)設計的四輪轉(zhuǎn)向平臺車的總體設計方案，并展示了部分結(jié)構圖示。</p><p>　　第三章 復

35、合電源系統(tǒng)選型設計</p><p><b>　　3.1復合電源概念</b></p><p>　　復合電源系統(tǒng)是將兩個或者兩個以上的能量存儲裝置組合在一起，以使每一個能量存儲裝置都能發(fā)揮其優(yōu)點，并使其缺點可由其他的能量存儲裝置予以補償。本質(zhì)上，復合電源系統(tǒng)對兩個基本能量存儲裝置的要求為：一個具有高比能量，而另一個具有高比功率[1]。有資料表明在汽車常用的能量儲存裝置中，

36、所具有的比能量比較高的是電化學蓄電池和燃料電池，而所具有的比功率比較高的則是超級電容器和飛輪電池。因此，本次畢業(yè)設計選用鉛蓄電池和超級電容器并聯(lián)構成四輪轉(zhuǎn)向平臺車復合電源系統(tǒng)，并通過添加一個功率分配器對其進行功率分配，復合電源系統(tǒng)總體結(jié)構如圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1 復合電源系統(tǒng)總體結(jié)構</p><p>　　3.2復合電源工作原理</p><p>

37、　　復合電源系統(tǒng)工作原理如圖3.2所示，車輛在行駛過程中的需求功率會不斷變化，當車輛行駛期間需求功率大于最大穩(wěn)態(tài)行駛功率時，蓄電池以及超級電容都會對外輸出功率，其中超級電容器組作為輔助功率輸出裝置用于輸出最大穩(wěn)態(tài)功率以外的需求功率；而當車輛行駛期間需要的功率介于零到最大穩(wěn)態(tài)行駛功率之間時，則只有蓄電池對外輸出功率以驅(qū)動電機輸出扭矩使車輛正常行駛；當車輛行駛期間需求功率小于零時，超級電容器則會吸收車輛在進行再生制動的時候驅(qū)動電機反饋的再生

38、制動能，從而提高能量利用率。已有實驗表明蓄電池的能量特性比較突出，而超級電容器的功率特性比較突出[1]，所以在蓄電池和超級電容器之間需要添加一個功率分配控制器來協(xié)調(diào)蓄電池和超級電容器組的輸入輸出特性，從而合理分配蓄電池和超級電容器的輸出功率。如果不添加這個功率分配控制器，將導致蓄電池與超級電容器的輸出端電壓相等，從而使得超級電容器只能在蓄電池輸入輸出功率發(fā)生快速變化時提供功率輔助，而無法控制其負載均衡。</p><p

39、>　　圖3.2 復合電源系統(tǒng)工作原理</p><p>　　圖3.3（a）是車輛在穩(wěn)定行駛工況時復合電源系統(tǒng)的工作模式圖。當車輛穩(wěn)定行駛時，驅(qū)動車輛行駛所需要的功率全部都由鉛酸蓄電池供給。并且，在超級電容器組的剩余電量不足時，蓄電池除了要對外輸出提供車輛穩(wěn)定行駛的功率之外，同時還要輸出一部分功率來給超級電容器組充電，以使超級電容器組在加速或上坡時有足夠的電量輸出以滿足此時需求的功率。</p>&

40、lt;p>　　圖3.3（b）是車輛在加速或爬坡工況時復合電源系統(tǒng)的工作模式圖。當車輛在加速或者爬坡時，蓄電池輸出的功率小于最大穩(wěn)態(tài)行駛功率，而超級電容器組則作為輔助功率輸出裝置負責輸出超過最大穩(wěn)態(tài)行駛功率的那部分功率。當然，在超級電容器剩余電量不足時，則由鉛酸蓄電池單獨提供車輛在加速或者爬坡時所需求的功率。</p><p>　　圖3.3（c）是車輛在制動或者下坡時復合電源系統(tǒng)的工作模式圖。當車輛進行制動或者

41、下坡行駛時，電動機會反饋部分再生制動功率，此時的再生制動功率由超級電容器組獨自吸收，而為了防止鉛酸蓄電池受到大功率的沖擊，鉛酸蓄電池在車輛進行再生制動時不吸收再生制動功率。</p><p><b>　?。╝）穩(wěn)定行駛工況</b></p><p>　　（b）加速或爬坡工況</p><p>　?。╟）制動或下坡工況</p><p

42、>　　圖3.3 復合電源系統(tǒng)不同工況工作模式原理圖</p><p>　　3.3復合電源系統(tǒng)儲能裝置參數(shù)匹配</p><p>　　3.3.1蓄電池參數(shù)匹配</p><p>　　蓄電池是制約當今世界純電動汽車發(fā)展水平的一個關鍵因素，作為純電動汽車重要的儲能裝置，要想在全國乃至全球范圍內(nèi)全面推動純電動汽車的發(fā)展與推廣，蓄電池必須滿足比功率高、比能量高、使用壽命長和價

43、格低廉等等條件。目前，常用的純電動汽車動力蓄電池是鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池這三種動力蓄電池的簡單性能對比如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 動力蓄電池性能比較</p><p>　　表3.1這三種蓄電池性能的對比表明，鎳氫電池與鋰離子電池都能夠較好的滿足純電動汽車對蓄電池各方面性能的要求，但是其市場價格相對于鉛酸蓄電池的市場價格比較高昂，而這一點將制約這兩種蓄電池在純電動

44、汽車上的運用。而鉛酸蓄電池盡管有著些許的缺點，但是其比較低的價格反而大大提高了其同鎳氫電池與鋰離子電池的市場競爭力。另外，由于其問世時間更早，應用更廣泛，因而鉛蓄電池的技術也相對成熟。鑒于鉛酸蓄電池的技術比較成熟，而且價格低廉，純電動汽車尤其是微型純電動汽車一般選擇鉛蓄電池作為能量純純裝置，因此在本次畢業(yè)設計的復合電源系統(tǒng)選擇鉛酸蓄電池作為高比能量的能量存儲裝置。</p><p>　　當復合電源系統(tǒng)能量儲存裝置整

45、體的能量和功率剛好能夠滿足車輛在行駛的時候需求的能量和功率的時候，是復合電源系統(tǒng)的最理想設計。蓄電池在進行容量計算的時候，其性能參數(shù)要滿足系統(tǒng)的電壓等級要求、能量要求、功率要求、最大充放電電流要求等[1]，然而因為有超級電容器補償放電的原因，復合電源系統(tǒng)能量儲存裝置中的鉛酸蓄電池在進行參數(shù)匹配的時候只需要滿足電壓等級要求和能量要求。本次畢業(yè)設計的復合電源系統(tǒng)主要是一種微型無人四輪轉(zhuǎn)向平臺車，其整車參數(shù)如表3.2所示。根據(jù)本次設計的參數(shù)要

46、求，本次畢業(yè)設計選用的蓄電池電壓等級取為36V。</p><p>　　電池能量的計算公式為：</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　式中：--蓄電池組的實際能量（kWh）；</p><p>　　--蓄電池組的平均工作電壓（V）；</p><p>　　--蓄電池放電深度

47、，本文取 0.7；</p><p>　　--蓄電池的安時容量（Ah）。</p><p>　　表3.2整車參數(shù)及動力性能參數(shù)</p><p>　　假設平臺車以速度v（km/h）勻速行駛，其行駛S（km）時所需的能量可由式（3-2）、（3-3）計算：</p><p><b>　?。?-2）</b></p>&l

48、t;p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：--整車傳動系機械效率；</p><p><b>　　--風阻系數(shù)；</b></p><p><b>　　--滾動阻力系數(shù)；</b></p><p>　　--車輛迎風面面積（m2）；</p>

49、<p>　　--汽車以速度v行駛所需的功率（kW）；</p><p>　　--汽車以速度v行駛距離S所需要的能量（kWh）。</p><p>　　將表3.2的參數(shù)代入上面的公式（3-2）、（3-3），在滿足30km/h等速行駛100km的要求的前提下蓄電池要提供的總能量為。將需要的總能量代入公式（3-1）可以得到蓄電池容量。又由于在選取蓄電池容量的時候必須滿足：</p>

50、;<p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　另外需要對蓄電池的容量設計留有一定的設計余量，故選擇蓄電池容量為25Ah。所選取的蓄電池參數(shù)如表3.3所示。</p><p>　　表3.3 鉛酸蓄電池參數(shù)</p><p>　　3.3.2超級電容器參數(shù)匹配</p><p>　　在進行超級電容器的參

51、數(shù)匹配時，首先必須要滿足車輛在加速和進行再生制動時候的能量需求，其次要綜合考慮其質(zhì)量、體積、價格、效率等等問題。超級電容器最高和最低電壓的計算必須根據(jù)復合電源系統(tǒng)中的DC/DC功率變換器的變換系數(shù)和蓄電池組的電壓，其中DC/DC功率變換器的變換系數(shù)應小于等于4[1]，上面進行蓄電池參數(shù)匹配的時候提到，本次畢業(yè)設計四輪轉(zhuǎn)向平臺車的鉛酸蓄電池電壓等級為36V，所以超級電容器組的最小電壓是。而在實際應用中，一般按照超級電容的電壓從其額定電壓放

52、電到其額定電壓值得一半計算，所以超級電容器的額定電壓值為。</p><p>　　平臺車行駛時的動能計算公式如下：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　根據(jù)超級電容器組的最高電壓值和最低電壓值的限制，可以得到超級電容器中所存儲的最大能量為：</p><p><b>　?。?-6）&

53、lt;/b></p><p>　　式中：--超級電容電容量；</p><p>　　—-超級電容器組最高電壓值；</p><p>　　-—超級電容器組最高電壓值。</p><p>　　當超級電容器組的電壓從額定電壓值降低到額定電壓值的一半（即ULow=0.5UUp），則超級電容器組釋放的總能量為：</p><p>

54、<b>　?。?-7）</b></p><p>　　復合電源系統(tǒng)中超級電容器的最低能量容量必須滿足車輛在最高車速下再生制動所能回收的總能量要求或加速到最高車速時車輛所需釋放的總能量要求。即：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　從而可得超級電容器的電容量為：</p><p

55、><b>　　（3-9）</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計的四輪轉(zhuǎn)向平臺車的最快車速是30km/h，整車最大質(zhì)量是150kg，所以由式（3-5），本平臺車在最高車速下行駛的最大動能。由式（3-9）計算得超級電容器的電容量?？紤]到輪轂電機的能量損失，及驅(qū)動電路本身的效率問題，在計算平臺車的最大加速能量時必須比平臺車最大動能高50%[1]，可得：</p><p&

56、gt;<b>　?。?-10）</b></p><p>　　因此，由公式（3-9）可得：</p><p>　　通過對市場上的超級電容器產(chǎn)品進行分析，并考慮到上面通過計算得到的結(jié)果（UUC=18V，CUC=64.30F），可選7個2.7V、10F的超級電容通過串聯(lián)形成超級電容器組。因此，按照所選超級電容器組的參數(shù)重新計算該電容器組所包含的最大能量，確定其滿足能量要求。應

57、用式（3-7）可得，很顯然大于式（3-10）的計算結(jié)果，所選超級電容器能夠滿足車輛行駛對能量的要求。該超級電容器組的具體參數(shù)如表3.4所示。</p><p>　　表3.4 超級電容器組參數(shù)</p><p><b>　　3.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了復合電源系統(tǒng)的概念，并對復合電源系統(tǒng)的工作原理進行了闡述。此外，本章還對

58、蓄電池和超級電容器這兩個復合電源系統(tǒng)中重要的儲能裝置進行了選型，并根據(jù)整車行駛要求，分別對蓄電池和超級電容器進行了參數(shù)計算和匹配。</p><p>　　第四章 底盤結(jié)構選型設計</p><p>　　4.1 平臺車車架設計</p><p>　　4.1.1 平臺車車架材料選擇</p><p>　　車架作為本次畢業(yè)設計四輪轉(zhuǎn)向平臺車的主體結(jié)構，必須

59、具有一定的形狀結(jié)構，以方便安裝四輪轉(zhuǎn)向平臺車的驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以及搭載復合電源系統(tǒng)。另外，考慮到可以在日后豐富本四輪轉(zhuǎn)向平臺車的功能，也需要留出一定的設計空間，以為日后的設計留下便利。</p><p>　　在進行本四輪轉(zhuǎn)向平臺車的底盤結(jié)構部分設計的時候，考慮采用桁架式車架，這種車架結(jié)構簡單，對設計的要求不高，加工也簡單。結(jié)合以前在校捷能車隊制作節(jié)能賽車的經(jīng)驗，本次設計之初計劃通過購買鋁管，切割成合適的長度后焊

60、接成車架，考慮到本次畢業(yè)設計的時間、經(jīng)費等等因素，以及出于方便安裝調(diào)試的目的，最終決定車架主體選用工業(yè)6060W鋁型材，這種鋁型材強度高、尺寸定制性好、連接方便、拆卸簡單。</p><p>　　圖4.1 一種桁架式支架</p><p>　　本次設計的四輪轉(zhuǎn)向平臺車桁架式車架的設計方案是，將3種不同長度、每種長度4根共12根工業(yè)6060W鋁型材，通過機加工的角件以及螺栓進行連接與固定，組裝成

61、一個鋁型材立方體鋁框，也就是本次的桁架式車架。其可以方便的與驅(qū)動與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行連接，內(nèi)部空間安裝復合電源系統(tǒng)、電機控制器等，其頂部空間也可以在日后的其他研究中放置與添加其他零部件以及實驗操作儀器，以進行功能的豐富與擴展。該工業(yè)6060W鋁型材截面尺寸及材料性能參數(shù)如圖4.2和表4.1所示：</p><p>　　圖4.2 工業(yè)6060W鋁型材截面尺寸</p><p>　　表4.1 歐標606

62、0W工業(yè)鋁型材性能</p><p>　　4.1.2 平臺車車架尺寸計算</p><p>　　車架的尺寸是一個重要參數(shù)，由于車架上需要安裝大量設備，空間和承載能力非常重要[3]。本章第一節(jié)有提到，本次設計是將3種不同長度、每種長度4根共12根工業(yè)6060W鋁型材，通過機加工的角件以及螺栓進行連接與固定，組裝成一個鋁型材立方體框。本次設計對車架尺寸的計算主要的參考對象是比亞迪汽車公司在2011

63、年10月上市的比亞迪E6的部分參數(shù)。</p><p>　　比亞迪E6是一款純電動的四驅(qū)乘用車，是比亞迪汽車公司在F3DM之后再次打造的第二款新能源車型。該款比亞迪E6是cross跨界車型，其外形融合了SUV與MPV的各類特點，看起來時尚美觀、高端大氣。其車身尺寸為4.554*1.822*1.630m，前后兩軸距為2.830m。</p><p>　　圖4.3 比亞迪E6側(cè)前方圖</p&

64、gt;<p>　　該款車型主要設計參數(shù)如表4.2所示：</p><p>　　表4.2 比亞迪E6主要設計參數(shù)</p><p>　　本次平臺車車架的尺寸設計主要參考了比亞迪E6電動汽車的軸距（2830mm）、前輪距（1585mm）和車高（1630mm）三個尺寸參數(shù)。由于平臺車的結(jié)構尺寸相比汽車要小很多，因此，設計的時候，在這兩個尺寸的基礎上進行了等比例縮小，最終，本次平臺車采用

65、比亞迪E6近似1/3車型大小進行設計。由此計算得到平臺車的長度是900mm，其前輪距500mm，其高度為600mm。</p><p>　　由于本次設計采用桁架式車架，因此上面得出的前輪距以及車高并不是該車架的實際尺寸?？紤]到平臺車的用途，以及四輪轉(zhuǎn)向的要求，故車架的寬度選擇為230mm，高度選擇為240mm。在考慮工業(yè)6060W鋁型材尺寸的情況下，最終確定本車架由120mm、230mm和780mm的鋁型材各4根通

66、過角件與螺栓連接而成，裝配后的車架尺寸（長×寬×高）為900×230×240mm。該車架及角件的結(jié)構圖如圖4.4所示：</p><p>　?。╝） 鋁型材車架三維結(jié)構圖</p><p>　　（b） 鋁合金角件三維結(jié)構圖</p><p>　?。╟） 鋁合金角件尺寸圖</p><p>　　圖4.4 鋁型材車

67、架及鋁合金角件結(jié)構圖</p><p>　　4.2 車架強度分析</p><p>　　平臺車的車架是平臺車驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安裝基礎，是平臺車的主要承力部分，所以車架的強度和剛度在整個設計過程中顯得尤為必要及重要。隨著當今世界對車輛輕量化和成本降低化的不斷追求，對車架的強度與剛度分析的要求也越來越高。隨著全球計算機水平的提升以及計算機應用的發(fā)達應用，國內(nèi)外越來越多的汽車研究部門開始用有限元

68、分析的方法對車架進行強度計算與分析，有限元方法分析數(shù)據(jù)運算速度快、分析成本低、計算精度高、模型修改比較方便,使車架的動態(tài)分析成為可能[7]。本文使用ANSYS Workbench對車輛進行強度有限元分析。</p><p>　　4.2.1基于DM組件建立車架幾何模型</p><p>　　ANSYS DesignModeler（簡稱DM）是一個基于ANSYS Workbench平臺的數(shù)據(jù)整合應

69、用程序，它可以同傳統(tǒng)CAD軟件一樣創(chuàng)建基于2D草圖的3D模型，本次設計就是基于DM組件建立了車架的幾何模型并對其進行后續(xù)應力分析。由于本人計算機硬件配置的原因，在對截面形狀鋁型材車架幾何模型進行表格劃分時多次嘗試而沒有結(jié)果，因此，最后對該平臺車車架進行了簡化處理，將車架各根型材的截面簡化成了正方形，該簡化幾何模型如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 基于DM組件的車架幾何模型</p>&l

70、t;p>　　4.2.2 基于Mechanical組件的靜力結(jié)構有限元分析</p><p>　　在上一步基于DM組件建立了車架的幾何模型以后，在Mechanical組件中完成后續(xù)分析流程。</p><p>　?。?）靜力分析中分配材料及網(wǎng)格劃分</p><p>　　本次畢業(yè)設計平臺車車架使用的是6060W工業(yè)鋁型材，其彈性模量與泊松比與鋁合金接近，故取彈性模量E

71、=72000MPa，泊松比μ=0.330，并在Mechanical組件中完成新材料的屬性分配。接下來對車架進行有限元分析的網(wǎng)格劃分，經(jīng)網(wǎng)格劃分之后的車架如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6 車架網(wǎng)格劃分圖</p><p>　　（2）施加約束與載荷</p><p>　　在網(wǎng)格劃分之后，需要對車架施加約束與載荷。本次設計施加的約束為Fixed Support（

72、固定約束），在頂點約束了所有的自由度。在施加載荷的時候，考慮到該平臺車受力眾多且大小不一，對車架的受力進行了簡化，設平臺車上面的兩個梁兩端各受300N豎直向上的力。施加的載荷如圖4.7所示：</p><p>　　圖4.7 車架所受載荷圖示</p><p><b>　?。?）求解與結(jié)果</b></p><p>　　在施加約束與載荷之后，對車架模型

73、添加求解選項并進行求解，本次設計添加的求解項為應力與變形，其結(jié)果如圖4.8所示：</p><p>　　（a） 應力分析求解項求解結(jié)果</p><p>　?。╞） 最大變形求解項求解結(jié)果</p><p>　　圖4.8 車架強度有限元分析結(jié)果圖示</p><p>　　從圖4.8（a）可以看出來，平臺車車架的最大應力，而從圖4.8（b）可以看出，最

74、大變形是0.016mm。該鋁型材屈服應力，安全系數(shù)s=1.5，其許用應力，因此，另外最大變形量也很小，故認為本次畢業(yè)設計平臺車車架強度符合要求。</p><p>　　4.3 平臺車驅(qū)動系統(tǒng)設計</p><p>　　4.3.1 平臺車驅(qū)動方式設計</p><p>　　驅(qū)動系統(tǒng)是該四輪轉(zhuǎn)向平臺車的一大重要部分，驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出關系到四輪轉(zhuǎn)向平臺車的性能狀況，因此必須慎

75、之又慎。</p><p>　　隨著人們對電動汽車性能要求的不斷提高, 在電動汽車多種電力驅(qū)動系統(tǒng)形式中，輪轂式驅(qū)動電機系統(tǒng)的電動汽車越來越受到人們的青睞，在新能源汽車行業(yè)發(fā)展中輪轂電機系統(tǒng)的這種結(jié)構形式將成為主要趨勢[4]。輪轂電機驅(qū)動的電動車和傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比，通過輪轂電機的快速驅(qū)動和制動可以獨立地對各個車輪進行控制，其輸出的效率高，并且可以利用電子差速來增加車輛的轉(zhuǎn)向靈敏性。在結(jié)構上電動車刪減了一些傳統(tǒng)汽車

76、上的部件，如：離合器、差速器、傳動軸和變速器等，大大簡化了底盤的結(jié)構，使得整車質(zhì)量大幅減輕，從而在一定的程度上達到了整車的輕量化，而且給底盤系統(tǒng)在實現(xiàn)智能化方面創(chuàng)造了非常有利的條件。輪轂電機是將電機直接置于車輪中，由于這種特殊結(jié)構方式電機驅(qū)動力通過車輪直接傳輸，所以在轉(zhuǎn)動時不用考慮能量的損失，電動車這種驅(qū)動方式的執(zhí)行效率要遠高于其他類型驅(qū)動方式，并且易實現(xiàn)電動車車輪的再生能量回饋等功能。相較于傳統(tǒng)汽車，輪轂電機驅(qū)動電動車可回收部分制動能

77、量，在一定程度上減小了能量浪費，從而使能源利用率得到了提高[4]。</p><p>　　綜上所述，本次畢業(yè)設計項目四輪轉(zhuǎn)向平臺車的驅(qū)動機構選擇使用輪轂電機，通過減震器支撐形成車輪，其結(jié)構如圖4.9所示：</p><p>　　圖4.9 驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構三維圖</p><p>　　4.3.2 輪轂電機容量計算</p><p>　　由汽車動力學可以得到

78、:通過純電動汽車的運行需要來確定輪轂電機的額定轉(zhuǎn)矩Temax以及額定功率Pemax，一般通過汽車在不同運轉(zhuǎn)工況下的受力情況來進行計算。通過分析電動汽車的在行駛過程中的運轉(zhuǎn)情況可以得到:輪轂電機的最大轉(zhuǎn)矩主要出現(xiàn)在下面三種情況[5]：</p><p>　?。?）以最高速度在平直路面均速行駛</p><p>　　假設平臺車在平直路面以最高車速30km/h均速直線行駛，其受到的阻力為：</

79、p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：G--平臺車重力；</p><p>　　f—行駛滾動阻力系數(shù)，本文取f=0.008；</p><p>　　Cd—風阻系數(shù)，本文取Cd=0.4；</p><p>　　A—迎風面積，本文取A=0.2m2；</p><

80、p><b>　　ua—平臺車速度。</b></p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式（4-1），得=6.54N。此時，輪轂電機功率為：</p><p><b>　　=211W</b></p><p><b>　　電動機扭矩為：</b></p><p><b>　　=0.

81、82N·m</b></p><p><b>　　電機轉(zhuǎn)速為：</b></p><p>　　=636.6r/min</p><p>　　式中，--傳動系機械效率；</p><p>　　r—車輪滾動半徑，r=0.125。</p><p>　?。?）以最大爬坡度勻速爬坡</p

82、><p>　　假設平臺車以最大爬坡速度5km/h在坡度30°的路面上勻速行駛，則平臺車行駛時受到的阻力為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：α—最大坡度，α=30°；</p><p>　　i—坡度，本文i=tanα=0.577。</p><p&

83、gt;　　將數(shù)據(jù)代入式（4-2），得F阻力=83.7N。此時，輪轂電機功率為：</p><p><b>　　=450W</b></p><p><b>　　電動機扭矩為：</b></p><p><b>　　=10.46N·m</b></p><p><b>

84、;　　電機轉(zhuǎn)速為：</b></p><p>　　=106.1r/min</p><p>　?。?）爬坡同時加速啟動</p><p>　　由于本文平臺車是一款輕型低速電動汽車,對在爬坡時候同時加速啟動不做具體要求。</p><p>　　綜上所述，可得到電機的最大功率為450W，最大輸出扭矩10.46N·m，考慮到需要為設計

85、留有一定的加工余量，因此選擇輪轂電機額定功率500W，額定扭矩15N·m，其實物圖如圖4.10所示。</p><p>　　4.4 平臺車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計</p><p>　　4.4.1 轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構選擇</p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是本四輪轉(zhuǎn)向平臺車的另一重要組成部分，也是保證平臺車實現(xiàn)功能的關鍵所在。在對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行設計的時候，首先必須要保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)驅(qū)動機構

86、能夠驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)向，此外，還應在此基礎上使結(jié)構簡單、安裝方便。</p><p>　　本次平臺車選擇使用直流步進電機來作為平臺車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的驅(qū)動單元。步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一,廣泛地應用在各種計算機控制的自動系統(tǒng)中。其突出優(yōu)點是它可在寬廣頻率范圍內(nèi),通過改變脈沖頻率來實現(xiàn)調(diào)速、快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等,并且由其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡單、廉價,又非?？煽?因此在眾多領

87、域有著極其廣泛的應用[6]。</p><p>　　4.4.2 轉(zhuǎn)向系總體設計方案</p><p>　　平臺車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構選用直流步進電機，通過支架將步進電機、減速機固定在安裝在車架上的輪系安裝板上，通過聯(lián)軸器將減速機輸出軸與圖4.6驅(qū)動系統(tǒng)三維圖所示的轉(zhuǎn)向支柱相連，從而實現(xiàn)扭矩從步進電機到減速機再到輪系的傳遞。該部分設計圖如圖4.11所示：</p><p>

88、;　?。╝） 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計方案</p><p>　?。╞） 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實物圖</p><p>　　圖4.11 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計圖及實物圖</p><p>　　4.4.3 轉(zhuǎn)向步進電機參數(shù)匹配</p><p>　　平臺車在進行轉(zhuǎn)向的時候，車輪會受到一定的轉(zhuǎn)向力矩，而作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的驅(qū)動機構，步進電機必須能夠輸出一定大小的力矩，并在經(jīng)過減速機減速增距之后

89、能夠驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，以達成驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)向完成平臺車轉(zhuǎn)向的功能。</p><p>　?。?）輪胎轉(zhuǎn)向力矩的計算</p><p>　　汽車在轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向系各個零件都會受到力的作用。為轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力等等。精確的計算這些力是困難的，為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗公式來計算汽車在瀝青路面或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩[7] （

90、N·mm），即：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：--輪胎和路面間的滑動摩擦因數(shù)，一般取0.7：</p><p>　　G1—轉(zhuǎn)向軸載荷（N），本文取G1=mg=120×9.8=1176N；</p><p>　　P—輪胎氣壓（MPa），本文取P=0.25MPa。

91、</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式（4-3）可得=18820N·mm=18.82N·m。</p><p>　?。?）電機參數(shù)的選擇和計算</p><p>　　這里采用直流步進電機驅(qū)動轉(zhuǎn)向支柱結(jié)構形式，考慮到電動機的轉(zhuǎn)速過大，需要減速增矩，故電動機的輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)減速機構減速后再驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸。因此電動機的額定輸出轉(zhuǎn)矩為：</p><p

92、><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：G--減速機減速比，本文中選取G=10。</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式（4-4）可得Te=1.88N·m。結(jié)合市場情況，選擇使用J-5718HB3401步進電機，其額定扭矩2.3N·m，額定電流4.4A；選擇使用減速比為1：10的行星齒輪減速機。該步進電機型號參數(shù)如表4.3所示，

93、尺寸參數(shù)如圖4.12所示，實物圖如圖4.13所示：</p><p>　　表4.3 步進電機型號參數(shù)</p><p>　　圖4.12 步進電機尺寸參數(shù)</p><p>　　圖4.13 步進電機實物圖</p><p>　　4.4.4 聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　本次轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳力方案是通過聯(lián)軸器分別與轉(zhuǎn)向步進電機和安

94、裝在輪子上的轉(zhuǎn)向支柱連接，步進電機輸出的轉(zhuǎn)向力矩從電機軸到聯(lián)軸器到轉(zhuǎn)向支柱最終傳遞到車輪上，以實現(xiàn)平臺車的轉(zhuǎn)向功能。作為連接步進電機與轉(zhuǎn)向支柱的中間傳力裝置，聯(lián)軸器需要具有一定的剛度，能夠傳遞一定的力矩。</p><p>　　通過上面的計算得到輪胎的轉(zhuǎn)向力矩是=18.82N·m，為了確保安全，因此聯(lián)軸器的</p><p>　　的額定扭矩應該大于，結(jié)合市場產(chǎn)品與減速機輸出軸徑以及轉(zhuǎn)

95、向支柱尺寸，選擇使用彈性單膜片聯(lián)軸器。該聯(lián)軸器型號參數(shù)如表4.4所示，尺寸參數(shù)如圖4.14所示，實物圖如圖4.15所示：</p><p>　　表4.4 聯(lián)軸器型號參數(shù)</p><p>　　圖4.14 聯(lián)軸器尺寸參數(shù)</p><p>　　圖4.15 聯(lián)軸器實物圖</p><p><b>　　4.5 本章小結(jié)</b><

96、/p><p>　　本章主要是對該四輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向平臺車的底盤部分的設計。首先進行了該平臺車車架的設計，然后對平臺車進行了必要的強度校核，接著進行了平臺車驅(qū)動系統(tǒng)的選型與容量計算，最后進行了平臺車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計與容量計算。</p><p><b>　　第五章 總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　5.1 全文總結(jié)</b>&

97、lt;/p><p>　　全文的主要內(nèi)容包括了四輪轉(zhuǎn)向平臺車復合電源系統(tǒng)的選型與計算、平臺車車架的設計與校核、平臺車驅(qū)動系統(tǒng)設計與計算、平臺車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計與計算。全文的總結(jié)如下：</p><p>　?。?）對平臺車的復合電源系統(tǒng)進行了選型，并分別對復合電源系統(tǒng)中兩個重要的部分分別進行了容量計算，最終結(jié)合市場情況確定了需要購買的鉛酸蓄電池以及超級電容的型號參數(shù)和數(shù)量，確保了所選用的復合電源系統(tǒng)能夠

98、滿足平臺車的正常行駛條件。</p><p>　?。?）確定了平臺車車架使用工業(yè)6060W鋁型材作為主要材料，搭建出了桁架式車架，并對比比亞迪E6電動汽車尺寸參數(shù)，對平臺車車架的尺寸進行了確定，并且通過計算機輔助軟件ANSYS對車架進行了強度校核，其分析結(jié)果表明車架的強度滿足使用工況。</p><p>　?。?）確定了平臺車的驅(qū)動形式為輪轂電機驅(qū)動，驅(qū)動系統(tǒng)安裝方式為直接固定到與車架相固定的

99、鋁板上，并對輪轂電機進行了功率、扭矩計算，在此基礎上對比市場銷售情況選定了輪轂電機的型號、功率，以確保能滿足平臺車的行駛條件。</p><p>　　（4）確定了平臺車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的驅(qū)動機構為57步進電機，并對平臺車進行了運動分析，確定了步進電機的扭矩要求，并對比市場銷售情況選定了步進電機的型號、扭矩以及減速機型號、減速比。</p><p>　　5.2 實物設計成果展示</p>&

100、lt;p>　　本次畢業(yè)設計的題目為四輪轉(zhuǎn)向平臺車的底盤結(jié)構設計，接下來將對本次實物設計的成果進行展示：</p><p><b>　?。?）車架</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計實物設計的四輪轉(zhuǎn)向平臺車的車架選用6060W工業(yè)鋁型材，通過鋁合金角件與螺栓連接而成，其尺寸（長×寬×高）為900×230×240mm。該部

101、分三維設計圖如圖5.1（a）所示，實物圖如圖5.1（b）所示：</p><p><b>　?。?）驅(qū)動系統(tǒng)</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計實物設計的四輪轉(zhuǎn)向平臺車的驅(qū)動機構為輪轂電機驅(qū)動，該輪轂電機額定功率500W，額定扭矩450N·m。平臺車驅(qū)動系統(tǒng)三維設計圖如圖5.2（a）所示，實物圖如圖5.2（b）、5.2（c）所示：</p>

102、<p><b>　?。?）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計實物設計的四輪轉(zhuǎn)向平臺的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選用步進電機作為轉(zhuǎn)系系統(tǒng)的執(zhí)行機構，該步進電機額定扭矩是2.3N·m。該部分三維設計圖如圖5.3（a）所示，實物圖如5.3所示：</p><p>　　（4）平臺車整體結(jié)構</p><p>　　本次畢業(yè)設計實物設計的四輪

103、轉(zhuǎn)向平臺車的設計方案是通過工業(yè)鋁型材搭建成桁架式車架，復合電源系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等都固定在這個桁架式車架上。該平臺車的三維設計圖如圖5.4（a）所示，實物圖如圖5.5（b）所示：</p><p><b>　　5.3 展望</b></p><p>　　鑒于本人的設計水平以及學院實驗室條件有限，對于該四輪轉(zhuǎn)向平臺車的設計還有一些不足的地方，需要繼續(xù)進行研究與改進。&

104、lt;/p><p>　?。?）由于計算機硬件配置的限制，本次畢業(yè)設計對平臺車車架進行強度有限元分析時，對平臺車車架模型以及所受載荷進行了簡化。在有條件進行車架實際模型有限元分析的話，其有限元分析的應力分布和應力值以及最大變形量將會更精確。</p><p>　?。?）由于時間和技能水平限制，沒有對轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進行設計，平臺車功能不夠完善。后續(xù)完善轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)設計的情況下，平臺車的功能將更加完善，

105、將能發(fā)揮出重要的研究作用以及實驗價值。</p><p>　　（3）由于時間及資金限制，本次畢業(yè)設計盡量采用標準件結(jié)構，雖然裝配方便了很多，但某些結(jié)構方面還不夠完美，還需要進一步對這些部分的結(jié)構進行改進。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　時光荏苒，轉(zhuǎn)眼間我在xxxxxxxx的學習生涯即將結(jié)束。本科學習階段有很多老師、

106、同學給我提供了各種各樣的幫助。</p><p>　　首先我先要感謝我的父母雙親。感謝您二位這二十年來的養(yǎng)育之恩，感謝你們一路的支持，讓我可以無后顧之憂的完成從小學到大學本科的求學之路。也感謝你們鼓勵我繼續(xù)求學，雖然因為放松警惕已經(jīng)失敗了一次，但是我想下一次我一定會努力考取理想的學校。</p><p>　　其次，我要感謝我的畢業(yè)設計指導老師xxxx老師。感謝這一個多學期以來xxxx老師在對我

107、的畢業(yè)設計過程中的指導。在本次畢業(yè)設計中，xxxx老師幫我爭取到了實物設計的機會，讓我在走出校門之前能進一步提升自己的設計能力以及動手操作能力。另外，xxxx老師在畢業(yè)設計過程中向我指明了本次課題的大方向，并在我遇到問題與困惑的時候幫我分析、與我討論，并最終幫我解決問題，也在后期對我的論文進行指導修改。感謝xxxx老師在本次畢業(yè)設計過程中對我的指導，也感謝以前在xxxxxxxx比賽時xxxx老師對我們的教誨。</p>&l

108、t;p>　　再次，我要感謝我的班主任xxxx老師。感謝xxxx老師在我大學四年期間對我學習和生活上的指導與關心。除此之外，我還必須感謝本科期間能加入在xxxx老師指導下的校xxxx車隊，也感謝xxxx老師對我在xxxx車隊期間的指導，讓我可以對課本上的東西有進一步深入的了解，讓我有學以致用的機會。</p><p>　　再次，我要感謝xxxxxxxxxx車輛教研室全體老師以及其他所有對我的學習、生活提供幫助的

109、老師。感謝本科四年來您們教給我車輛工程專業(yè)的相關知識，提升我的專業(yè)技能。也感謝您們在我在xxxx車隊、校記者團、校xxxxxxxxxx期間對我的關心與培養(yǎng)。</p><p>　　再次，我要感謝我所有的同學們和我的摯友們、兄弟們，感謝你們本科四年來對我的支持與關心，是你們讓我這四年的本科生活不孤單，也是你們讓我這四年的本科生活無比充實。愿畢業(yè)后我們都能彼此經(jīng)常聯(lián)系，共同維系這段本科校友情、摯友情、兄弟情。</

110、p><p>　　最后，我要感謝xxxxxxxxxxxxxx對我本科四年來的培養(yǎng)。感謝xxxxxxxxxxxxx給了我這樣一個平臺，來學習專業(yè)知識、提升專業(yè)素養(yǎng)；也感謝xxxxxxxxxx給了我這樣一個舞臺，來讓我與廣大同學們演繹生命中這一段精彩片段。在這里預祝xxxxxxxxxxx辦學越來越好，教學水平越來越高！</p><p><b>　　參考文獻</b></p&