多功能越障車

1、主講人：朱亞飛主講人：朱亞飛 摘要： 隨著科技的發(fā)展,汽車以其機(jī)動(dòng)、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)已成為主流的交通運(yùn)輸工具。其中越野車憑借其較強(qiáng)的越野性能深受人們的歡迎。但當(dāng)前的越野車仍存在一些缺陷，不能滿足人們的需求。本作品的設(shè)計(jì)制作滿足了人們對(duì)越野車高越野性的需求。 本作品是一款在適應(yīng)能力、越野越障能力等方面都有很大提升的新型越野越障車。多功能越野越障車由行星輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成，這兩套系統(tǒng)可同時(shí)提供動(dòng)力，提高車的越野越障性能；可調(diào)偏心越障輪能使越障車通過(guò)較高的障礙物；本作品的“腰部”可旋轉(zhuǎn)車架，提高了車身越障時(shí)的穩(wěn)定性?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，多功能越野越障車可應(yīng)用于外出旅游、長(zhǎng)途科考、

2、極速比賽、平時(shí)用車出行等方面，有很大的市場(chǎng)前景。作品設(shè)計(jì)目的 現(xiàn)今社會(huì)汽車已經(jīng)成為主流交通工具，汽車性能的改善提高對(duì)人們的出行生活有很大的影響。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)是為了提高越野車的性能，它的開(kāi)發(fā)研究將對(duì)汽車行業(yè)未來(lái)的發(fā)展有很大的影響。 一般的越野車在其遇到尺寸較大的障礙或較深的泥坑時(shí)可能就束手無(wú)策，只能繞行或掉頭了。我們?cè)O(shè)計(jì)制作了一種新型越野車，在不影響其原有的速度快、穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)的情況下解決上述問(wèn)題，讓汽車更好得成為人類的交通代步工具。作品介紹 本作品越障輪為可調(diào)偏心輪，車架采用“腰部”可旋轉(zhuǎn)車架，提高車的穩(wěn)定性；智能化調(diào)節(jié)車底盤高度，使整車實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定低速越野功能；采用雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，有

3、效增強(qiáng)車的通過(guò)能力。車身整體結(jié)構(gòu) 可調(diào)偏心越障輪 車輪對(duì)于車輛尤為重要，不同型號(hào)、不同用途的車配備有不同型號(hào)的輪子。而輪子的制式也千差萬(wàn)別。本作品就獨(dú)創(chuàng)性的設(shè)計(jì)使用了結(jié)合偏心輪機(jī)構(gòu)與行星輪系的可調(diào)偏心越障車輪。車輪的設(shè)計(jì)及構(gòu)造如下圖所示： 可調(diào)偏心輪設(shè)計(jì) 一般的越野車輛的底盤較其他車輛高的多，這為其越野性能提供保障，當(dāng)在路況較差的地方越野車能發(fā)揮優(yōu)良的越野性能。但其遇到尺寸較大的障礙或較深的泥坑時(shí)可能就束手無(wú)策，只能繞行或掉頭了，很大程度上影響了越野車的通過(guò)能力 。 可調(diào)偏心輪機(jī)構(gòu)就是為克服這一問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：工作過(guò)程 當(dāng)越障車遇到較大障礙時(shí)可調(diào)偏心輪機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作： 步驟一：步

4、進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)； 步驟二：步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)； 步驟三：絲杠帶動(dòng)滑塊沿導(dǎo)桿滑動(dòng)； 步驟四：滑塊的滑動(dòng)帶動(dòng)主軸升降。 示意圖如下： 滑塊的升降帶動(dòng)著主軸高度的改變，可以實(shí)現(xiàn)“偏心輪”越障。行星越障輪 該輪采用行星輪系差動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、承載能力大、傳遞功率范圍及傳動(dòng)范圍大、運(yùn)行噪聲小、效率高及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 行星輪系與定軸輪系的根本區(qū)別在于行星輪系中具有轉(zhuǎn)動(dòng)的行星架，從而使得行星輪系既有自轉(zhuǎn) ，又有公轉(zhuǎn)。這為 我們?cè)揭霸秸宪嚨?傳動(dòng)提供了足夠的 發(fā)展空間。 基于本越障車獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)方式，我們對(duì)一般概念的行星輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，分為如下兩種： 改進(jìn)方式一： 如上圖所示布局，

5、1、配位嚙合齒輪與支撐軸通過(guò)普通軸承連接； 2、輪轂與支撐軸之間通過(guò)單向軸承連接； 3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)齒輪也通過(guò)單向軸承連接，并且兩個(gè)單向軸承轉(zhuǎn)向相同。 由于單向軸承的獨(dú)特的單向驅(qū)動(dòng)特性，使得軸承內(nèi)圈與外圈只能沿一個(gè)方向滑動(dòng)而另一個(gè)方向卡死。因此輪轂中心單向軸承的布局方式?jīng)Q定了外輪圈只可以繞支撐軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)。 所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸可帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪正向運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)齒輪可帶動(dòng)內(nèi)齒輪正向轉(zhuǎn)動(dòng)，外輪圈可以繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 但當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于單向軸承的作用，電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸將帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈繞單向軸承外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)法帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)。外輪圈相對(duì)中心軸靜止。 改進(jìn)方式二： 1、配位嚙合齒輪與支撐

6、軸通過(guò)普通軸承連接； 2、輪轂與支撐軸之間通過(guò)單向軸承連接； 3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)齒輪緊配合鏈接。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)驅(qū)可帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪正向運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)齒輪可帶動(dòng)內(nèi)齒輪正向轉(zhuǎn)動(dòng)，外輪圈可以繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪被反向驅(qū)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈反向旋轉(zhuǎn)。此時(shí)輪轂中心單向軸承處于“卡死”狀態(tài)，外輪圈將帶動(dòng)支撐軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)。懸架系統(tǒng) 本車前后車身均采用空氣彈簧非獨(dú)立懸架系統(tǒng)。汽車在行駛時(shí)由于載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化。當(dāng)空車時(shí)車身被抬高，滿載時(shí)車身則被壓得很低，會(huì)出現(xiàn)撞擊緩沖塊的情況。因而對(duì)于不同類型汽車提出不同的要求，礦山及大型客車要求 其空車與滿載時(shí)的車身高度變化不大

7、；對(duì)于轎車要求在好路上降低車身高度，提高車速行駛；在壞路上提高車身，可以增大通過(guò)能力。因而要求車身高度隨使用要求可以調(diào)節(jié)?？諝鈴椈煞仟?dú)立懸架可以滿足要求。旋轉(zhuǎn)車架 可調(diào)底盤 車輪與車架之間由一個(gè)滑道連接，可通過(guò)調(diào)節(jié)滑塊的高度來(lái)調(diào)節(jié)越障車底盤的高度。驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)方面，該車采用兩套獨(dú)立驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)方面既可以由主軸做驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以由行星輪系的驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力輸出帶動(dòng) 輪子前行。 四個(gè)輪子獨(dú)立靠行 星輪驅(qū)動(dòng)如下圖： 主軸靠鏈?zhǔn)津?qū)動(dòng)如下圖：傳動(dòng)方面行星輪系的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別通過(guò)單向軸承與驅(qū)動(dòng)齒輪連接或直接與驅(qū)動(dòng)齒輪連接，輪轂也通過(guò)單向軸承與主軸連接，且這兩個(gè)單向軸承旋向相同。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電

8、機(jī)正向驅(qū)動(dòng)時(shí)將驅(qū)動(dòng)輪子繞主軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)。 前左、右后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)單向軸承與驅(qū)動(dòng)齒輪連接，前右、左后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接與驅(qū)動(dòng)齒輪連接。當(dāng)前左、右后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將帶動(dòng)輪子正向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)與驅(qū)動(dòng)齒輪間無(wú)硬性摩擦電機(jī)主軸在該處打滑，電機(jī)將不能帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而無(wú)法帶動(dòng)輪子反向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)前右、左后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將同樣帶動(dòng)輪子正向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)將帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)且輪轂中心的單向軸承處于卡死狀態(tài)，輪子外圈將帶動(dòng)支架一起轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸與驅(qū)動(dòng)軸之間通過(guò)鏈條連接，可繞驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)軸與主電機(jī)通過(guò)齒輪嚙合連接。轉(zhuǎn)向方式 該車獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性使得其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不能沿用傳統(tǒng)越野

9、車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),因而該車擁有屬于自己的獨(dú)特轉(zhuǎn)向方式。 如上圖所示：當(dāng)該越障車以行星輪單獨(dú)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)四個(gè)輪子之間的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)彎。當(dāng)車子需要左轉(zhuǎn)時(shí)可以通過(guò)降低左側(cè)行星輪驅(qū)動(dòng)的速度，并增加右側(cè)行星輪驅(qū)動(dòng)的速度來(lái)達(dá)到差速轉(zhuǎn)彎的目的。 當(dāng)越障車僅以主軸驅(qū)動(dòng)為動(dòng)力來(lái)源時(shí)，無(wú)法達(dá)到差速轉(zhuǎn)彎的要求。但當(dāng)越障車以聯(lián)合驅(qū)動(dòng)方式行進(jìn)時(shí)，便可以通過(guò)調(diào)節(jié)四個(gè)輪子的獨(dú)立行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速再配合上主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出以行星輪為調(diào)節(jié)媒介達(dá)到差速轉(zhuǎn)向的目的。越障優(yōu)勢(shì)分析 一般車輛行駛時(shí)輪子動(dòng)力全部由主軸提供，當(dāng)車輛遇到障礙物時(shí)驅(qū)動(dòng)力矩僅為主軸動(dòng)力矩。當(dāng)輪軸徑比較大時(shí)使得車輛的通過(guò)性較差，因而一般公路用轎車不采用大口徑輪胎作為驅(qū)動(dòng)輪。但當(dāng)車輛要考慮到越野性能時(shí)就得考慮使用較大口徑的輪胎，但隨之而來(lái)的便是主軸動(dòng)力輸出的增加。所以當(dāng)車輛越過(guò)較大障礙時(shí)主軸動(dòng)力輸出對(duì)車輛的前行起到了至關(guān)重要的作用。但考慮到一般車輛動(dòng)力輸出的局限性，所以一般車輛在遇到障礙物時(shí)將非常吃力。其越野性能差強(qiáng)人意。 由于本車在四輪驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上又增加了行星輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使得該車的動(dòng)力輸出更加強(qiáng)勁，而在越障能力方面更是有明顯的優(yōu)勢(shì)。 當(dāng)車輛遇到障礙物時(shí)，一般車輛只由驅(qū)動(dòng)軸提供動(dòng)力。其驅(qū)動(dòng)力矩僅為主軸動(dòng)力F提供的主軸驅(qū)動(dòng)力矩。而本車在越障時(shí)卻可以同時(shí)由行星輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力。不僅如此，由于行星越障輪的獨(dú)特懸臂結(jié)構(gòu)使得越障