【導(dǎo)讀】教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、調(diào)研等工作基礎(chǔ)上取得的成果。集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的作品成果。對(duì)本人實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)中做出重要貢獻(xiàn)的。個(gè)人或集體，均已在文中以明確的方式注明。本人完全意識(shí)到本承諾書。的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。向系統(tǒng)，每個(gè)車輪都可以在電控下實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向。由于其具有良好的操控性。能同時(shí)隨著線控技術(shù)的發(fā)展，這一技術(shù)現(xiàn)以成為汽車底盤控制的最新研究方向。本設(shè)計(jì)的目的是為這樣一款電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)包括轉(zhuǎn)向和懸架的輪邊部分。汽車由輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)90°轉(zhuǎn)向的蟹行。也應(yīng)采用集中于輪邊的線控轉(zhuǎn)向。簡(jiǎn)易搭建方法，通過放大受力的方法對(duì)其進(jìn)行力學(xué)校驗(yàn)。，并且對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度校核，使用壽命校驗(yàn)。，選用了雙橫臂彈簧減震懸架機(jī)構(gòu)。的空間位置形式，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了控制臂的尺寸，校驗(yàn)了連接點(diǎn)的強(qiáng)度。基于多傳感器信息融合的車輛檢測(cè)方法錯(cuò)誤!第2章基于毫米波雷達(dá)的有效目標(biāo)確定......錯(cuò)誤!毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)接收與預(yù)處理........錯(cuò)誤!

　　

【正文】 方向的位置變化量關(guān)系稱為懸架系統(tǒng)的彈性特性。如圖 41所示，在任一載荷狀態(tài)下，該點(diǎn)曲線的切線斜率，就是該載荷下的懸架剛度。在滿載狀態(tài)下，彈性特性曲線的切線斜率便是滿載懸架剛度。在滿載載荷下可以確定車輪上、下跳行程，兩者之和稱為車輪行程。 圖 41 懸架彈性特性 設(shè)懸架剛度為 k，簧上質(zhì)量為 m，則根據(jù)下式可求系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率 f： 12 kf m?? 車輪上下跳動(dòng)行程的一般范圍是：上跳行程 70～ 120mm，下跳動(dòng)行程 80～ 120mm。懸架垂直剛度隨車輛參數(shù)而不同，換算成系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率為 1～ 2Hz。 吉林大學(xué)學(xué)士 學(xué)位論文 （設(shè)計(jì)） 42 我們所設(shè)計(jì)的四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng) /四輪轉(zhuǎn)向電動(dòng)行駛環(huán)境主要是城市較好的的路面，行駛時(shí)路面激起振動(dòng)頻率會(huì)相對(duì)比較高。所以取減振器系統(tǒng)固有頻率 f＝ ，而減震器承載質(zhì)量 m＝ 250kg，則根據(jù)上式 k＝ 2250 2? 相對(duì)阻尼系數(shù)的選擇 減振器在卸荷閥打開前，減振器中的阻力 F 與減振器振動(dòng)速度 v 之間有如下關(guān)系 vF ?? 式中， ? 為減振器阻尼系數(shù)。 圖 42b 示出減振器的阻力－速度特性圖。該圖具有如下特點(diǎn)：阻力－速度特性由四段近似直線線段組成，其中壓縮行程和伸張行程的阻力－速度特性各占兩段；各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù) vF/?? ， 所以減振器有四個(gè)阻尼系數(shù)。在沒有特別指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)而言。通常壓縮行程的阻尼系數(shù) YYY vF /?? 與伸張行程的阻尼系數(shù) SSS vF /?? 不等。 a)阻力一位移特性 b)阻力一速度特性 圖 42 減振器的特性 汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù) ? 的大小來(lái)評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。 ? 的表達(dá)式為 scm2?? ? 式中， c 為懸架系統(tǒng)垂直剛度； sm 為簧上質(zhì)量。 第 4 章 懸架機(jī)構(gòu) 43 上式 表明，相對(duì)阻尼系數(shù) ? 的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度 c和不同簧上質(zhì)量 sm 的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。 ? 值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到車身； ? 值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) Y? 取得小些，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) S? 取得大些。兩者之間保持 Y? ＝ (～ ) S? 的關(guān)系。 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取 Y? 與 S? 的平均值 ? 。對(duì)于無(wú)內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取 ? ＝～ ；對(duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架， ? 值取小些。對(duì)于行駛路面條件較差的汽車， ? 值應(yīng)取大些，一般取 S? ＞ ；為避免懸架碰撞車架，取 Y? ＝ S? 。 根據(jù)以上所述：取 S? ＝ Y? ＝ S? ＝ 179。 ＝ ? ＝ 減震器阻尼系數(shù)的確定 減振器阻尼系數(shù) cm?? 2? 。因懸架系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率 smc/?? ，所以理論上 ??? sm2? 。實(shí)際上應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的阻尼系數(shù)。例如，當(dāng)減振器如圖 2a、 b、 c三種安裝時(shí)，我選擇了如圖 2b所示安裝。減振器阻尼系數(shù) ? 用下式計(jì)算 圖 43 減振器安裝位置 圖 43b 所示安裝時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)占用下式計(jì)算 ????222cos2a nms? 吉林大學(xué)學(xué)士 學(xué)位論文 （設(shè)計(jì)） 44 式中， a 為減振器軸線與鉛垂線之間的夾角。 然而， cm?? 2? ? ＝ 阻尼系數(shù)： 伸張阻尼系數(shù)： 最大卸載力的計(jì)算 為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開卸荷。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度 xv 。在減振器安裝如圖 42b 所示時(shí) naAv x /co s?? ?? 式中， xv 為卸載速度，一般為 ～ ； A為車身振幅，取177。 40mm， ? 為懸架振動(dòng)固有頻率。 如已知伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù) S? ，載伸張行程的最大卸荷力 xSvF ??0 [3]。 伸張行程的最大卸荷力： 壓縮行程的最大卸荷力： 減震器尺寸的選擇 缸筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力 0F 計(jì)算工作缸直徑 D 第 4 章 懸架機(jī)構(gòu) 45 式中， ??p 為工作缸最大允許壓力，取 3～ 4Mpa； ? 為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器取 ? ＝ ～ ，單筒式減振器取 ? ＝ ～ [3]。 減振器的工作缸直徑 D有 （ 45）、 50、 65mm 等幾種。選取時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選用。 貯油筒直徑 cD ＝（ ～ ） D，壁厚取為 2mm，材料可選 ZG45 號(hào)鋼。 hd? = = 取 hd? 20mm 活塞桿的設(shè)計(jì) 活塞（工作缸）直徑 hd 與活塞桿直徑 gd 可按下式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)： gd ＝（ ～） hd ，取 hd ＝ 20mm 則 gd ＝ 10mm。 導(dǎo)向座寬度和活塞寬度的設(shè)計(jì)計(jì)算 如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。又因?yàn)樵跍p振器工作時(shí)，活塞桿與導(dǎo)向座之間是相對(duì)滑動(dòng)的。在導(dǎo)向座內(nèi)設(shè)計(jì)一襯套，在減少活塞桿的摩擦的同時(shí)也使活塞桿滑動(dòng)輕便，迅速。 活塞的寬度 B，一般取 B＝（ ～ ） D。缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 1l , 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑 D而定： 當(dāng) D80mm 時(shí)，取 1l ＝（ ～ ） D； 當(dāng) D80mm 時(shí)， 取 1l ＝（ ～ ） D； 吉林大學(xué)學(xué)士 學(xué)位論文 （設(shè)計(jì)） 46 所以： 導(dǎo)向座的長(zhǎng)度： 1l ＝ ?20＝ 12mm 活塞寬度： B＝ ?20＝ 12mm 固定連接的結(jié)構(gòu)形式 減振器與整車連接結(jié)構(gòu)指的是減振器和整車安裝連接的部分，為了加強(qiáng)減振器的減振效果，一般在連接部分都附有各種結(jié)構(gòu)形式的橡膠緩沖墊，因此連接部分主要由吊環(huán) (螺栓等 )和橡膠襯套等組成。而本文設(shè)計(jì)的連接結(jié)構(gòu)是上部通過吊環(huán)與車體連接，下部通過吊環(huán)與雙叉臂懸架下控制臂連接。如圖 44所示： 圖 44吊環(huán)連接示意圖 根據(jù) GB/T 4911999 吊環(huán)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸，本文設(shè)計(jì)的工作缸直徑是 40mm，所以 本文選取： 4H 型吊環(huán)， hd ＝ 20mm,D=10mm, 1D =19mm, 2D =28mm,h=18, 1h =24mm 第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)都有如下的設(shè)計(jì)要求 前輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求是： ，保證論據(jù)變化不超過177。 ，輪距變化不會(huì)引起輪胎早期磨損。 ，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。 ，應(yīng)使車身傾角小。在 側(cè)向加速度作用下，車身傾角第 4 章 懸架機(jī)構(gòu) 47 ，并使車輪和車身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 ，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時(shí)，有抗后仰作用。 后輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求是： ，輪距無(wú)顯著變化。 ，應(yīng)使車身側(cè)傾角小，并使車輪與車身的傾斜相反，以減小過多轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 此外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并可靠的傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。 雙橫臂懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 我們?cè)O(shè)計(jì)初定使用的是雙橫臂懸架，下面就對(duì)雙橫臂懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)選定進(jìn)行設(shè)計(jì)。 縱向平面內(nèi)上、下橫臂軸布置方案 下圖給出 6種雙橫臂軸在縱向平面內(nèi)的布置： 圖 45 在傳統(tǒng)汽車雙橫臂懸架設(shè)計(jì)時(shí)，上下橫臂軸的布置方案直接影響在運(yùn)動(dòng)中車輪上下跳動(dòng)所引起的主銷后傾角的變化。為了提高汽車的制動(dòng)穩(wěn)定性和舒適性，一般希望吉林大學(xué)學(xué)士 學(xué)位論文 （設(shè)計(jì)） 48 主銷后傾角的變化規(guī)律為：在懸架彈簧壓縮式后傾角增大；在彈簧拉伸時(shí)后傾角減小。在汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主銷后傾角通常用來(lái)產(chǎn)生回正力矩，而在我們的電動(dòng)車中希望車輛的行駛控制全部由電控，這里回正力矩的意義就不大了。 所以我們選用了圖中 3 所示的橫臂周平行布置的方案。這樣的布置可以使車體連接處布置簡(jiǎn)單，同時(shí)彈簧減振器與車體連接只需采用轉(zhuǎn)動(dòng)副，而不需要 橫向平面內(nèi)上、下橫臂布置方案 上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置一般有如下三種形式。 圖 46 上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置直接影響到車輛側(cè)傾中心的位置。側(cè)傾中心的高度直接影響 輪荷轉(zhuǎn)移過程中側(cè)傾力矩的大小和由彈性元件、傳力桿系所分擔(dān)力的比例。側(cè)傾中心越高（ h 越大），側(cè)傾力矩 M 越小，在一定側(cè)傾角剛度下側(cè)傾角越小，由彈簧及橫向穩(wěn)定桿傳遞的力越小，而由傳力桿系所傳遞的力也就越大，反之亦然 。然而在使用獨(dú)立懸架時(shí)過高的側(cè)傾中心可能導(dǎo)致車輪跳動(dòng)時(shí)過大的輪距變化，加劇輪胎磨損。這里我們折中考慮，選用 圖 46 中 3 所使用的橫向內(nèi)上、下橫臂的布置方案。 水平面內(nèi)上、下橫臂軸的布置方案 雙橫臂懸架水平面內(nèi)上、下橫臂軸的布置就是下橫臂軸線 MM 與垂直軸的夾角α、上橫臂軸線 NN與垂直軸的夾角β的大小。我們規(guī)定向外為正向內(nèi)為負(fù)。 圖 47 第 4 章 懸架機(jī)構(gòu) 49 通常進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)時(shí)都將下橫擺臂軸夾角 α設(shè)定為正值，這樣可以使車輪一面上跳，一面向后退讓，以減少傳到汽車上的沖擊力，同時(shí)在前置發(fā)動(dòng)機(jī)的車型中作為前懸架也為了便于布置發(fā)動(dòng)機(jī)。而上控制臂軸夾角β則有正值、零、負(fù)值幾種情況不定。水平面內(nèi)的布置同時(shí)影響著車輛制動(dòng)的抗俯仰特性，其關(guān)系在國(guó)外已經(jīng)形成了完整的設(shè)計(jì)圖例，國(guó)內(nèi)還沒有形成成熟的設(shè)計(jì)方案。而這一設(shè)計(jì)需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并且聯(lián)合仿真。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)考慮一切從簡(jiǎn)的原則選用了α、β的值全部為 0 的方案。這一方案的選用給結(jié)構(gòu)加工帶來(lái)很多簡(jiǎn)化：彈簧減震器連接頭采用轉(zhuǎn)動(dòng)副鏈接，不需要萬(wàn)向機(jī)構(gòu)；車身鏈接處的鋼架結(jié)構(gòu)沒有必要制造處有角度的連接套；控制臂在焊接時(shí)也不需要考慮角度問題，只要控制臂兩邊支臂對(duì)稱即可等。 上、下橫臂長(zhǎng)度的確定 雙橫臂上、下臂的長(zhǎng)度關(guān)系在設(shè)計(jì)中主要考慮的是其在運(yùn)動(dòng)中當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)對(duì)定位參數(shù)和輪距變化的影響。由《汽車設(shè)計(jì)》中的介紹知道當(dāng)上臂長(zhǎng) 和下臂長(zhǎng)的比為 時(shí)，輪距隨車輪跳動(dòng)的變化值最小，從而引起的輪胎磨損減少，提高使用壽命；當(dāng)上臂長(zhǎng) 和下臂長(zhǎng) 的比為 1時(shí)，輪的定位參數(shù)隨跳動(dòng)變化的影響最小，保證了良好的操縱穩(wěn)定性。這里我們使用中選擇了上下臂等長(zhǎng)的設(shè)計(jì)。以犧牲輪胎的使用壽命來(lái)?yè)Q取比較好的操縱性和簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。 車輪定位參數(shù)的設(shè)定 傳統(tǒng)汽車往往對(duì)前輪定性車輪參數(shù)的設(shè)定，這主要是前輪是轉(zhuǎn)向輪。而在我們的四輪轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車中由于四個(gè)輪都是轉(zhuǎn)向輪，那么我們就需要對(duì)四個(gè)輪都要進(jìn)行四輪定位。一般的定位參數(shù)有：主銷后傾、主銷內(nèi) 傾、車輪外傾、車輪前束。 在我們的結(jié)構(gòu)中減速機(jī)輸出端的軸其實(shí)就起到傳統(tǒng)汽車主銷的作用。主銷后傾是希望在車行駛中當(dāng)車輪偏轉(zhuǎn)時(shí)具有一個(gè)回正力矩，保證行駛的穩(wěn)定性。但是我們采用線控，這一回正力矩的存在不經(jīng)沒有達(dá)到保證行駛穩(wěn)定性的效果，反而由于對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加了一個(gè)額外的不可控的的力，影響轉(zhuǎn)向控制。這里我們就不在對(duì)這一參數(shù)討論。主銷后傾是想使主銷延長(zhǎng)線與地面交點(diǎn)靠近車輪接地中心點(diǎn)，以達(dá)到轉(zhuǎn)向輕便的目的。我們?cè)谠O(shè)計(jì)之初就確定了轉(zhuǎn)向軸軸線和車輪垂向中心線同軸，所以這一參數(shù)也就不需要在使用中再作調(diào)整。 車輪外傾主要用來(lái)適應(yīng) 凸形路面和在車輛加載后懸架機(jī)構(gòu)變形引起的內(nèi)部磨損加重，由于我們使用等長(zhǎng)雙橫臂懸架，加重了輪胎磨損，這一參數(shù)對(duì)我們的作用就更大了。在我們的機(jī)構(gòu)中這一參數(shù)的實(shí)現(xiàn)可以通過對(duì)連接卡塊上轉(zhuǎn)向軸的軸向定位角度調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。 查閱了很多資料對(duì)車輪前束的影響的建議不一，這里我們先不探討前束的意義，吉林大學(xué)學(xué)士 學(xué)位論文 （設(shè)計(jì)） 50 只談前束的實(shí)現(xiàn)?？梢酝ㄟ^對(duì)連接卡塊上轉(zhuǎn)向軸的徑向定位來(lái)實(shí)現(xiàn)。至于具體如何實(shí)現(xiàn)我們可以到下一部分對(duì)連接卡塊的討論部分在具體談?wù)劇? 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 從上面橫向平面內(nèi)上、下橫臂布置方案的選擇中可以知道側(cè)傾中心在車體中心線與地面相交的軸線上。側(cè)傾中心高度 =0。 在獨(dú)立懸架中，汽車前部與后部側(cè)傾中心的連線稱為側(cè)傾軸線，在汽車設(shè)計(jì)中往往需要側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行，且盡可能離地面高些。我們的設(shè)計(jì)中前后懸架都是獨(dú)立懸架且前后懸架相同，兩個(gè)側(cè)傾中心都在地面上，與地面完全平行。 由于上下懸臂軸相互平行，縱傾中心在無(wú)窮遠(yuǎn)處 車輛的抗制動(dòng)縱傾性是車輛在制動(dòng)過程中使車頭下沉及車尾抬高盡量減小的能力。只 有縱傾中心在車輛兩軸之間時(shí)才具有這一性能，顯然我們的設(shè)計(jì)犧牲了這一性能，具體帶來(lái)的后果我們將在以后的