智能模型車底盤淺析

1、智能模型車底盤淺析電子家園電子產(chǎn)品世界清華大學(xué)，汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳宋李立國黃開勝發(fā)布時(shí)間：20060812引言引言本文從汽車?yán)碚摰慕嵌葘D(zhuǎn)向輪定位、車輛的重心選擇、側(cè)滑等原理加以介紹，并針對比賽用模型車底盤進(jìn)行了一系列測試，包括轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)的選擇、舵機(jī)性能測試以及模型車轉(zhuǎn)向穩(wěn)態(tài)測試，得出了這些調(diào)整參數(shù)之間的影響規(guī)律，希冀能夠給相關(guān)參賽隊(duì)伍在算法制定、仿真參數(shù)設(shè)定以及底盤、舵機(jī)等硬件結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化等方面提供一定的參考。汽車底

2、盤相關(guān)性能汽車底盤相關(guān)性能轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)對于汽車而言，要保持車輛直線行駛的穩(wěn)定性，使之轉(zhuǎn)彎自動(dòng)回正、轉(zhuǎn)向輕便，必須確定車輪定位參數(shù)，包括主銷后傾、主銷內(nèi)傾、前輪外傾和前輪前束。主銷后傾角主銷后傾角在車輪偏轉(zhuǎn)后形成一回正力矩，阻礙車輪偏轉(zhuǎn)。主銷后傾角越大，車速愈高，車輪偏轉(zhuǎn)后自動(dòng)回正力越強(qiáng)，但回正力矩過大，將會(huì)引起前輪回正過猛，加速前輪擺振，并使轉(zhuǎn)向沉重。通常后傾角為1~3。主銷內(nèi)傾角在汽車前后方向上，主銷向內(nèi)傾斜一個(gè)角度，主銷軸線與垂線

3、間的夾角稱為主銷內(nèi)傾角。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向輪在外力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，由于主銷內(nèi)傾則車輪連同整個(gè)汽車的前部將被抬起一定高度，在外力消失后，車輪就會(huì)在重力作用下力圖恢復(fù)到原來的中間位置。通常主銷內(nèi)傾角不大于8。前輪外傾角在汽車的橫向平面內(nèi)，前輪中心平面向外傾斜一個(gè)角度，稱為前輪外傾角。前輪外傾角一方面可以使車輪接近垂直路面滾動(dòng)而滑動(dòng)減小轉(zhuǎn)向阻力，使汽車轉(zhuǎn)向輕便；另一方面減少了軸承及其鎖緊螺母的載荷，增加了使用壽命，提高了安全性。一般前輪外傾角為1左

4、右，但對于有高速、急轉(zhuǎn)向要求的車輛，前輪外傾角可減小甚至為負(fù)值。前輪前束俯視車輪，汽車的兩個(gè)前輪的旋轉(zhuǎn)平面并不完全平行，而是稍微帶一些角度，這種現(xiàn)象稱為前輪前束。車輪前束的作用是減輕或消除因前輪外傾角所造成的不良后果，二者相互協(xié)調(diào)，保證前輪在汽車行駛中滾動(dòng)而無滑動(dòng)。前輪前束一般為0~12mm。而現(xiàn)代汽車的前輪外傾角出現(xiàn)減小甚至為負(fù)值的趨勢，前輪前束也應(yīng)相應(yīng)減小甚至也為負(fù)值。前束角方向相反，與車輛行駛方向有關(guān)；與路面質(zhì)量無關(guān)。對于隨機(jī)側(cè)滑

5、，主要是從改變獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)入手，如本車模的雙橫臂式獨(dú)立懸架車橋車輪的隨機(jī)側(cè)滑可用四連桿機(jī)構(gòu)綜合理論改變上下橫臂的長度，使模型行駛過程中輪距變化不大，從而減小隨機(jī)側(cè)滑。對于轉(zhuǎn)向側(cè)滑，主要靠選擇合適的主銷角度，合理搭配主銷內(nèi)傾與后傾角，盡可能使轉(zhuǎn)向內(nèi)輪產(chǎn)生外傾或增加外傾，使轉(zhuǎn)向外輪產(chǎn)生內(nèi)傾或減小外傾。模型車底盤性能模型車底盤性能模型車底盤采用的是等長雙橫臂式獨(dú)立懸架(如圖1)，當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，車輪平面沒有傾斜，但輪距會(huì)發(fā)生較大變化，故車輪

6、發(fā)生側(cè)向滑移的可能性較大。本車共有6處參數(shù)可調(diào)，其中主銷內(nèi)傾角對模型車性能影響不大，可設(shè)為。圖1前輪前束調(diào)整主銷后傾角可以通過增加墊片的數(shù)量來增大主銷后傾角，共有4片墊片，前2后2，后傾角為0；前1后3，后傾角為；前0后4，后傾角為。對于本模型車，若欲使之轉(zhuǎn)向靈活，主銷后傾角可選；欲增大回正力矩，則后傾角可選。前輪外傾角與模型車的側(cè)滑關(guān)系較大，需與前輪前束相匹配，可設(shè)為。前輪前束前輪是由舵機(jī)帶動(dòng)左右橫拉桿實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。主銷在垂直方向的位置

7、確定后，改變左右橫拉桿的長度即可改變前輪前束的大小。左桿短，可調(diào)范圍為10.8mm~18.1mm；右桿長，可調(diào)范圍為29.2mm~37.6mm(如圖1紅圈所示)。底盤離地間隙在獨(dú)立懸架下擺臂與底板之間可以通過增減墊片來調(diào)整底盤前半部分的離地間隙，墊片有1mm和2mm兩種規(guī)格。一片墊片不加，車前部離地間隙為9mm，故離地間隙的調(diào)整范圍為9mm~12mm。從已有的經(jīng)驗(yàn)來看，在加裝了傳感器之后，此距離過小，會(huì)降低模型車爬坡時(shí)的通過度；過大，則