【正文】 .................................................. 6 假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)中心在后輪延長線后 ........................................................................... 7 假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)中心在車輛前輪延長線與后輪延長線之間 ......................................... 11 試對其約束力進(jìn)行分析 ......................................................................................... 15 對于有差速的車輛對其外側(cè)車輪與內(nèi)側(cè)車輪的分析 ......................................... 17 本章小結(jié) .............................................................................................................. 23 第 3 章 多輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向車輛轉(zhuǎn)彎性能的數(shù)值分析 .................................................... 24 公式整理 .............................................................................................................. 24 數(shù)值運(yùn)算 .............................................................................................................. 26 車輛以斜行通過彎道 ...................................................................................... 27 車輛的后輪與前輪按同一軌跡轉(zhuǎn)向時(shí) .............................................................. 28 第 4 章 總結(jié)與展望 .................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 30 致謝 .............................................................................................................................. 32 I 摘要 多輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向車輛是一種能適應(yīng)不同轉(zhuǎn)角情況下用多個(gè)車輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向的先進(jìn)車輛。 通過上面的工作，對我們的生活中駕車有一定的指導(dǎo)意義，具有一定的普遍性。因此，目前的汽車在 很多方面的性能都得到了很大的提升：就汽車的通過性而言，許多的制造商在極力推出 SUV不同款型 —— 大、中、小的 SUV 來滿足人們對汽車使用范圍的要求，這已經(jīng)得到人們的認(rèn)可，這在很大程度上提高了汽車的通過性，滿足了人們的需求。這樣的情況下，許多的汽車愛好者和研究者提出了多種關(guān)于改善汽車的彎道通過性（汽車在彎道上能安全通過的能力）。這些都是為了提高車輛的轉(zhuǎn)向性能。 目前關(guān)于四輪轉(zhuǎn)向的研究很大部分都集中在機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域，主要討論的是液壓助力式、電子控制助力式、電子液壓助力式、電子助力式等。同時(shí)我們也試圖分析在不同車速下個(gè)轉(zhuǎn)向輪之間應(yīng)該滿足什么樣的關(guān)系，才得以讓車輛以最佳狀態(tài)轉(zhuǎn)彎 [12]。首先假設(shè)將汽車的高度忽略，并假設(shè)在轉(zhuǎn)向時(shí)僅受來自車輪的約束，且這個(gè)車輪的約束均能保證每個(gè)車輪以純滾動(dòng)通過彎道，這就可以轉(zhuǎn)化為車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)僅受車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角的影響 [15]。 公式的理論分析 假設(shè)四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向車輛轉(zhuǎn)向時(shí)滿足阿克曼理論，四個(gè)車輪同時(shí)繞一個(gè)圓心旋轉(zhuǎn)時(shí)，車輛的轉(zhuǎn)向性能最好。39。 139。 2 39。1OEH? 中，由正弦定理有 lr?1OH 39。AB，右前輪 CD轉(zhuǎn)動(dòng)到 39。11( ) 2 c o s ?? ? ? lf lfE O h h R 39。后面還要對其受力進(jìn)行分析，在加上載荷后又會(huì)有所變化，分析其重心與各輪之間所需的側(cè)偏剛度也是不同的。CD。在其他條件不變，前輪為 HI ，后輪為 EF ，左前為 AB ,右前為 CD ,左后為 E ，右后為 F ，以主動(dòng)轉(zhuǎn)角 ? 作用在左前輪 AB 上時(shí)，得到其左前輪 AB 轉(zhuǎn)動(dòng)到 39。 對于內(nèi)外輪而言，要滿足內(nèi)外輪同時(shí)滿足一個(gè)轉(zhuǎn)角時(shí)就得滿足在相同的時(shí)間內(nèi)所能通過的弧長不等。H 和 39。 從車輛后面部分來分析，該模型如同后輪轉(zhuǎn)向車輛一樣，是依靠后輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能的，前面是假設(shè)的兩車輪用 39。139。F 在理論上是同一個(gè)假設(shè)點(diǎn)，所以在以上的公式中要滿足速度比應(yīng)該是相等的，即要求滿足 39。 對于力 1 2 3 4F F F F F? ? ? ? （ ） 從圖中力的方向可以得出 是不會(huì)為零的，在這種情況下車輛就會(huì)在慣性力的作用下不能很好的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。合力方向與橫坐標(biāo) x 的正切值和車輛轉(zhuǎn)向中心與轉(zhuǎn)動(dòng)中心與橫坐標(biāo) x 的正切值得相等。 本章小結(jié) 通過假設(shè)并結(jié)合阿克曼原理，我們完成了對車輛各轉(zhuǎn)向輪在以左前車 輪為輸入時(shí)的計(jì)算過程，得出了轉(zhuǎn)向中心相對于車輛的不同位置的公式 。 數(shù)值 運(yùn)算 結(jié)合 節(jié)中整理的相關(guān)公式和預(yù)期假設(shè)， 在 后輪與前輪 最佳 跟蹤性能條件下有。 27 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 51 0 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 1 3 0 0 1 4 0 0 1 5 0 0 1 6 0 0 1 7 0 00 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 01 8 0 0 1 9 0 0 2 0 0 0 2 1 0 0 2 2 0 0 2 3 0 0 2 4 0 0 2 5 0 0 2 6 0 0? ? ? ? ? ? ? ? ??? ???? ???????lfR 結(jié)合推導(dǎo)公式， 將上訴矩陣轉(zhuǎn) 用第二章公式 和 轉(zhuǎn) 換為車輛的左前輪的轉(zhuǎn)向半徑和轉(zhuǎn)向角矩陣。 車輛以斜行通過彎道 為了 適應(yīng)計(jì)算， 忽略轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向中心的偏移，既是當(dāng)轉(zhuǎn)向中心與分析車輪轉(zhuǎn)向中心重合， 先將其 左前輪 的 轉(zhuǎn)向 角度 ?lf 和轉(zhuǎn)向半徑 lfR 定義為輸入角，相應(yīng)的28 其他轉(zhuǎn)角均為受到輸入轉(zhuǎn)角影響的角，并將其等分成若干份，得出相應(yīng)的其他轉(zhuǎn)角和相應(yīng)的轉(zhuǎn)向半徑 ， 并結(jié)合各轉(zhuǎn)向車輪的附著力和所能提供的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分析。 對于左前輪有 ，則對于車輛轉(zhuǎn)向半徑有 ， 這明顯的比 傳統(tǒng) 車輛轉(zhuǎn)向時(shí)的最小轉(zhuǎn)向半徑。 通過軟件對上述公式進(jìn)行分析找出對應(yīng)的車輛轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角所應(yīng)有一個(gè)最佳適應(yīng)的轉(zhuǎn)向半徑。首先，分析在轉(zhuǎn)向半徑一定的情況下尋找最佳的轉(zhuǎn)向角。 由阿克曼原理 ， 當(dāng)車輛 以自然軌跡通過彎道時(shí)為車輛轉(zhuǎn)向的最佳轉(zhuǎn)向。經(jīng)過查閱相關(guān)資料的廣州本田所能通過的最小轉(zhuǎn)向半徑是 10m 多，而 CA141 的最大轉(zhuǎn)向角是 38 度， EQ140 則是 度 [24]。在本章中我們結(jié)合前面的假設(shè)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和分析。 11OxyOxaFF y b??? ? ? （ ） 通過假設(shè)一中的計(jì)算分析并結(jié)合力與力矩的分析，可以初步得到要想車輛能夠以較好的狀態(tài)通過彎道，就得考慮到附著力與該車在轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向半徑關(guān)系。 綜合上訴力和力矩的分析可以初略的知道，在該轉(zhuǎn)向形式下車輛是無法按照我們設(shè)定的車輪理想轉(zhuǎn)向軌跡運(yùn)動(dòng)，會(huì)隨著外力的和不為零而向斜向行駛。HEIFvv? 則要求在輸入角和輸入半徑需有這一關(guān)系 c o s c o sc o s c o s? ????lf l f lr lrrf r f rr rrR RRR，其次在某一瞬間的數(shù)值上也應(yīng)該有 39。EFv OEv OF? （ ） 39。F 兩點(diǎn)代替，只需考慮 和 點(diǎn)的速度差關(guān)系， 如 圖 分析。 則該點(diǎn)的速差就等于其到轉(zhuǎn)動(dòng)圓心的距離 39。 就速度，假設(shè)前輪恰好繞過圓心角 f? ，后輪恰好繞過 r? ，在其他條件不改變的情況下。AB，右前輪 CD轉(zhuǎn)動(dòng)到 39。右前輪 CD會(huì)相應(yīng)隨著左前輪 AB 輪以 1R 繞 1O 轉(zhuǎn)過一個(gè) rf? 角度，同理左后輪 E 會(huì)隨著左前輪 AB 以 lrR 繞 1O 轉(zhuǎn)過一個(gè) lr? 角度 ,右后輪 F 也會(huì)隨著左前輪 AB 繞 1O 轉(zhuǎn)過一個(gè)角度 rr? 。分析在轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛的這一參數(shù)是否有連續(xù)性，并且試分析在這一參數(shù)變化范圍內(nèi)所需要的各車輪之間的關(guān)系。11rr OFO? ?? ，再由幾何關(guān)系可得 11s inta n ( ) 2 c o s?? ??? ? ? ?lf lfrrlf lflRh h R h （ ） 1s ina r c ta n ( )c o s ( ) 2?? ??? ??lf lfrrlf lflRR h h （ ） 2 2 21 1( c o s ) ( s in )2 ???? ? ? ? ?r r lf lf lf lfhhR R h l R （ ） 221( c o s ( ) 2 ) ( s in )??? ? ? ? ?r r lf lf lf lfR R h h l R （ ） 對于車輪轉(zhuǎn)向中心的轉(zhuǎn)向半徑 R 則有 1c os / 2 c ossi n / 2 si n???? ???????lf lflf lfR h RR l R 有上述式求得 R 221( c o s / 2 ) ( s in / 2 )???? ??lf lf lf lfR R h R l （ ） 1s in / 2ta n c o s / 2?? ? ?? ?lf lflf lfRlRh （ ） 在這一假設(shè)情況下，找到最小半徑通過彎道時(shí)的各車輪轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向半徑的關(guān)系，既是車輛轉(zhuǎn)向輪的前、后轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向半徑均相同。CD。sin 2 cos 1???lrROH 2 2rl ?? ?? ? 1a r c c o s ( c o s 1 c o s 1 )22 ?? ?? ? ? ? ?lflrlr lrR hhRR 1a r c c o s ( c o s 1 c o s )22 ??? ?? ? ? ?lflr lflr lrR hhRR （ ） （ 3） 同理可求右后輪 F 的參數(shù)轉(zhuǎn)彎半徑 rrR 和角度 rr? 作輔助圖 如下圖 圖 由圖 可得 1??? ? ? ? ?rr H FO H FE （ ） 2 2 2112 c o s ?? ? ?rr lf lr lrR h R h R （ ） 1tanlHFE h?? 1s i n s i n ( 1 )2??? ??lf rrR RHF O 1c o s 1a r c t a n a r c s i n ( )?? ?? ? ?lfrrrrRlhR 11 2 2 2 2 2 211 1( ) ( 2 ( ) ) c o s22??? ? ? ? ? ?lf r r r rh h h hR R l R l H F O 2 2 2 2122 11()2a r c c os a r c t a n( )2 ( )2???? ? ?? ? ???rr lfrrrrhhl R RlhhhRl （ ） 上述公式為轉(zhuǎn)動(dòng)中心在什么位置，如果車輪能滿足這樣的轉(zhuǎn)角和路面所提供的約束力足夠，車輛就能夠?qū)崿F(xiàn)任意時(shí)刻任意轉(zhuǎn)彎半徑下的轉(zhuǎn)向。 2 3D ID ?? ? ? ? 求 = ，延長 交 于 點(diǎn)，在 中有。則有 1lf? ?? 。39。多輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向車輛各個(gè)轉(zhuǎn)向輪所圍繞的轉(zhuǎn)動(dòng)中心是隨意的，只是受到各個(gè)獨(dú)立 轉(zhuǎn)向所能轉(zhuǎn)動(dòng)的角度有個(gè)極限角度。然而假設(shè)以極低的車速轉(zhuǎn)向時(shí)，向心力直接由路面附著力提