自行走底盤設計

第1章緒論1.1研究背景隨著時代的進步和科學技術(shù)的發(fā)展，汽車底盤行業(yè)變得更加復雜、人性化、多樣化。自行走底盤工業(yè)是由汽車工業(yè)發(fā)展起來的。2019年上半年，由于中國汽車保有量已達440萬輛，因此汽車底盤產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尤為重要。最近，許多新能源汽車上市。新能源汽車的底盤結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)汽車有很大不同。為了滿足市場需求，必須開發(fā)合理的底盤結(jié)構(gòu)和最輕的車身。本文主要介紹了自走式底盤的整體組成、轉(zhuǎn)向器的選擇、控制器的選擇與調(diào)試、動力源的選擇、電機的選擇等。1.2國內(nèi)外研究的發(fā)展概況1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀2018年，中國汽車業(yè)出現(xiàn)28年來的首次下滑，但2019年的初步數(shù)據(jù)仍不容樂觀。底盤制造主要用于常規(guī)商用車的生產(chǎn)，最有希望的方法是進入特種汽車制造業(yè)。我國特種汽車產(chǎn)業(yè)自上世紀50年代下半葉開始增長，比俄羅斯、美國、德國等發(fā)達國家晚了近30年。經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國特種汽車產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，專用汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。2000年，特別用途車輛的產(chǎn)量在2006年為184200輛，在2005年和2007年為70000輛[1]。據(jù)專家測算，“十一五”期間，特種車輛供應量將大幅增加。大型運輸車、重型拖拉機、大型拖拉機、集裝箱運輸車、新能源運輸車成為市場的主要角色。我國自行式底盤制造業(yè)面臨著前所未有的問題，底盤制造業(yè)應更傾向于新型車底盤發(fā)展。1.2.2國外研究現(xiàn)狀中國底盤行業(yè)剛剛起步時，國外一些工業(yè)國家已經(jīng)完成了自己汽車品牌的定位和變革。在歐洲，汽車公司和底盤制造商之間的關系不是汽車制造商和底盤制造商之間的關系，而是關系到客戶的關系。提出了一種先進的定制概念，并由底盤制造商和汽車制造商共同重新定義了高端汽車的概念。在日本，自行式底盤制造業(yè)與特種車輛底盤合作。特種車輛生產(chǎn)必須提供底盤生產(chǎn)廠家認可的底盤，以滿足制造要求。重新定義了日本底盤制造業(yè)的地位。1.3研究的目的及意義1.3.1研究的目的自行走底盤的研究是基于國內(nèi)外汽車底盤行業(yè)先進的技術(shù)和嚴謹?shù)脑O計過程，對底盤的整體布局和內(nèi)部零件的選擇，結(jié)合現(xiàn)有的底盤裝備和最新資料設計出合理、高效的自行走底盤車。同時提出相關案例進行說明，并對汽車底盤的未來發(fā)展趨勢做出了展望，其目的在于讓自行走底盤方便人們的生產(chǎn)生活。并希望自行走底盤的研究能為底盤制造行業(yè)提供一定的參考。1.3.2研究的意義自行走底盤的開發(fā)可以應用于各個領域，在農(nóng)業(yè)、機械、民生的領域可以發(fā)揮出最大潛能。自行走底盤只是一個承載的裝備，可以根據(jù)各個行業(yè)的特點加裝到地盤車上相互配合來解決實際問題。而自行走底盤各個部件的配合也可以給底盤行業(yè)一個值得參考的實例，對以后的底盤優(yōu)化和升級有一定的參考價值。第2章自行走底盤的分類和設計方案的確定2.1自行走底盤按用途的不同分類2.1.1電動高爾夫球車電動汽車出現(xiàn)后，高爾夫球場引入電動車來解決行人步行問題，高爾夫球車也應運而生。高爾夫球車以場地低、上下方便、轉(zhuǎn)彎半徑小、操作靈活、減震性能優(yōu)良、行駛平穩(wěn)、駕駛舒適等功能得到廣泛應用。電動高爾夫球車由電池供電。電機和驅(qū)動橋的輸出軸通過花鍵連接直接向驅(qū)動輪傳遞動力[2]。電動高爾夫球車分為兩座、四座、六座、八座等類型。大多數(shù)高爾夫球車都是用電池供電的。他們有很強的攀巖能力和容易使用的高爾夫球場。充電一次，最大耐久性超過100公里，可以行駛約100公里。高爾夫球車的油門是一個連續(xù)可變的傳動系統(tǒng)，可以通過改變電流來調(diào)節(jié)行駛速度。圖2-1為電動高爾夫球車。圖2-1電動高爾夫球車2.1.2電動游覽車游覽車和高爾夫球車都屬于小型區(qū)域用車，游覽車的運行范圍小、區(qū)域特點強。一般在旅游景區(qū)、大型游樂園、學校、大型酒店、度假村、高檔別墅區(qū)、步行街、港口等區(qū)域應用較多。電動游覽車的電池一般都具有容量大、重量輕、壽命長、充電方便、安全性高等特點，游覽車其外觀優(yōu)美、空間實用性大、操作方便、安全性高等優(yōu)點被國內(nèi)外的旅游景區(qū)普遍使用。電動游覽車如圖2-2所示。圖2-2電動游覽車2.1.3警務巡邏車巡邏車是專門為公安人員設計研發(fā)的。電動巡邏車在市場上廣泛使用。這種車可以乘坐2-8人。巡邏車配有警示燈、汽笛和尖叫裝置。與其他電動汽車一樣，它可以分為兩種類型：半封閉式和全封閉式。巡邏車的耐久性很好。蓄電池容量大，車輛行駛速度較高。由于各方面表現(xiàn)突出，巡邏車受到公安部門的喜愛，也成為行政執(zhí)法部門、學校、醫(yī)院等場所日常巡邏和安保工作的首選。警用巡邏車如圖2-3所示。圖2-3警務巡邏車2.1.4老年代步車老年代步車是老年人出行的理想交通工具。因其運行比較穩(wěn)定、環(huán)境污染小也被稱為環(huán)保的老爺車。如今，不僅老年人使用電動車，一些年輕人也喜歡使用電動車，受到很多年輕人的喜愛。隨著老款踏板車使用量的增加，最新款老年車各方面性能都接近新能源電動車。在三四線城區(qū)，有行人和老人一起在高速公路上出行。電動汽車的駕駛者一般是老年人。因此，老年電動車的交通事故率高于其它電動車?？紤]到老年人年齡太大，對緊急情況的反應速度會減慢。因此，根據(jù)國家有關規(guī)定，老年步行者的速度必須小于20km/h，老年步行者如圖2-4所示。圖2-4老年代步車2.2自行走底盤按結(jié)構(gòu)的不同分類2.2.1輪式越野底盤普通車輪底盤結(jié)構(gòu)簡單，類似汽車底盤。在平坦的道路上，運行速度很高，在平坦的道路上可以達到230km/h。一般的車輪底盤車輛具有很強的機動性，在市場上分為兩類。在實際路面條件下，由于地面壓力大，在路面上行駛時的垂直荷載大，在泥濘、沙土、積雪等惡劣的地形條件下，車輛打滑，在泥濘的路面上車輪會沉入泥沙中，車輛運行性能就會變差。車輪越野車的誕生是為了適應各種復雜的路面和極端的天氣條件。圖2-5顯示了梅賽德斯-奔馳公司開發(fā)的全地形越野車。它的名字是unimok。它在德語中的意思是“一般的自行式機車”。其中奔馳公司u4000和u5000系列的unimok越野車最為引人注目。其最高水平的控制和靈活性已經(jīng)成為一種典型的越野車。在1.2m深涉水路面也絲毫不會影響行駛性能、在波狀路面由于具有懸掛裝置越野車的整體車身的晃動幅度也不會很大，保證了駕駛員的操作舒適性、在31°陡坡、47°陡坡、45°臺階上也表現(xiàn)了極高的爬坡性。在混凝土釘爬坡中等十種地形和坡度能作出最安全的駕駛狀態(tài)，對惡劣地形和極端路況有較強的適應能力[3]圖2-5“烏尼莫克”越野車2.2.2履帶式底盤履帶車輛行走系統(tǒng)由履帶、驅(qū)動輪、導向輪、滾輪和皮帶輪組成[4]。履帶式底盤車輛具有牽引力大、地比小、爬坡能力強、轉(zhuǎn)彎半徑小等優(yōu)點。履帶車輛還存在行駛速度慢、路面損傷大、油耗高、運輸困難、工程造價高等缺點。2.2.3輪履復合式底盤基于輪式底盤的高機動性和履帶底盤的高通過性，綜合了兩種行走機構(gòu)的優(yōu)點。國內(nèi)外研究機構(gòu)已開發(fā)出多種輪履組合式、輪履更換式、可變形軌道式、輪履復合移動底盤[5]。該輪履復合底盤可實現(xiàn)輪胎或履帶兩種行走方式的切換。輪胎行走模式可用于長距離行駛，也可用于工作時駕駛和支撐整個車輛。復合底盤充分利用了車輪式和履帶式底盤的優(yōu)點。它可以通過改變不同的路況來行走。閘瓦的切換是通過兩個液壓缸的伸縮來實現(xiàn)的。目前，輪履復合底盤應用還不廣泛。由于其可互換的行走方式，在特種車輛和機器人領域得到了廣泛的應用。2.3自行走底盤的一般結(jié)構(gòu)自行走底盤的總體結(jié)構(gòu)分為驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。對于自走式底盤車裝置，首先實現(xiàn)動力的是車架和車輪。驅(qū)動系統(tǒng)必須保證車輛能夠穩(wěn)定運行并承受道路的影響，保證車輛能夠在道路上正常運行。為了描述驅(qū)動系統(tǒng)，通常稱為“車輛驅(qū)動穩(wěn)定性”和“可控性”。汽車發(fā)動機產(chǎn)生的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞給驅(qū)動輪，汽車發(fā)動機是主要的供電裝置。變速器具有減速、換擋、倒車、斷電、等多種功能。發(fā)動機和發(fā)動機之間的配合可以保證汽車在各種工況下的正常工作，從而完成轉(zhuǎn)向制動器的功能。根據(jù)能量傳遞方式的不同，傳動系統(tǒng)可分為機械傳動、液壓傳動、液壓傳動、電氣傳動等。制動系統(tǒng)是利用外部裝置對汽車的某些部位（主要是車輪）施加反作用力，并在一定程度上實施強制制動的一系列特殊裝置。其主要功能是迫使駕駛車輛減速或停車，甚至保證駕駛員和車輛的安全。在各種路況下保持行駛穩(wěn)定。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常由機器實現(xiàn)。機械轉(zhuǎn)向包括純機械轉(zhuǎn)向、液壓機械轉(zhuǎn)向和電子轉(zhuǎn)向。當方向盤轉(zhuǎn)動時，由方向盤帶動轉(zhuǎn)向軸和蝸桿完全轉(zhuǎn)動，蝸桿上下移動，使轉(zhuǎn)向搖臂擺動，連桿前后推。轉(zhuǎn)向節(jié)使一個或兩個前輪繞轉(zhuǎn)向主銷偏轉(zhuǎn)，以控制車輛的轉(zhuǎn)向。2.4自行走底盤設計方案的確定2.4.1方案一采用履帶式底盤履帶式底盤具有牽引力大、地比低、穩(wěn)定性好、卸載性能好、爬坡能力強、通行性能高等優(yōu)點。因此，廣泛應用于工程機械行業(yè)、道路工程機械行業(yè)、農(nóng)業(yè)機械行業(yè)。行駛車輛的工作原理是由驅(qū)動電機產(chǎn)生的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞給驅(qū)動輪，驅(qū)動輪獲得驅(qū)動力矩。在驅(qū)動輪的驅(qū)動力矩作用下，通過履帶、輪齒的組合連續(xù)纏繞，履帶作為前進導向沿履帶方向行駛，地面部分的履帶是地面給予履帶的反作用力，即前向驅(qū)動力與四輪車相同。履帶底盤由車架、履帶、驅(qū)動輪、支承輪、張緊裝置組成。履帶車體的設計應著眼于增加動力、減小體積和重量、盡可能提高履帶車輛的利用率、降低成本[6]。2.4.2方案二采用輪式底盤車輪底盤也是一種傳統(tǒng)的汽車底盤。車輪底盤的優(yōu)點是速度快、車輛輕便性強、重量輕、能耗低。前驅(qū)動和后驅(qū)動。根據(jù)這兩種驅(qū)動模式，離合器、變速箱、馬達等可以在底盤上添加。第一種是傳統(tǒng)的燃油車。前驅(qū)動由電機、差速器、離合器和變速箱組成。離合器是斷開和連接變速箱的機械裝置，它可以控制車輛的起動和停止。變速箱可根據(jù)具有不同齒輪比的齒輪機構(gòu)的變化來改變傳動比，通過變速傳動結(jié)構(gòu)和操縱機構(gòu)相互配合，完成車底盤的定向轉(zhuǎn)動。第二種是和傳統(tǒng)燃油車類似。電機、減速器和差速器在同一集成裝置中，兩半連接到車輪上。這種結(jié)構(gòu)簡單，在老年人步行中應用廣泛。第三種是采用雙電機機構(gòu)。兩個馬達中的每一個都是一個減速器，具有固定的速比，并驅(qū)動兩個輪子。第四種是雙電機機構(gòu)。不同的是前橋和后橋上有一個馬達。后軸電機和差速器集成在一起，可為車輛提供動力。前橋電機使用減速電機，使車輛轉(zhuǎn)向。2.4.3自行走底盤設計方案的確定自行走底盤的設計方案有兩種，一種是采用履帶式底盤，另一種是采用輪式底盤，這兩種自行走底盤都有各自的特點和優(yōu)勢。根據(jù)設計要求和配件的市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)履帶式底盤的履帶只能由機械廠定制，現(xiàn)有的履帶尺寸不符合設計要求而且履帶必須要用鋼材結(jié)構(gòu)才能達到最大載重量。在市場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)輪式底盤的配件非常普遍便于購買，輪式底盤的耗材要遠遠小于履帶式底盤。綜合以上信息，選擇方案二：采用輪式底盤為設計方案。本章小結(jié)本章主要對自行走底盤的發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)有地盤車的種類進行分析。首先通過真實的數(shù)據(jù)了解了地盤行業(yè)的龐大需求，自行走底盤的行業(yè)前景值得去研發(fā)和開拓。又列舉了目前市場上自行走底盤的應用，然后將市場上現(xiàn)有的車型分成兩大類：履帶底盤和輪式底盤。根據(jù)這兩大類確定出設計方案。通過比較各個種類底盤的適用性、先進性、方便性、價格以及采購來源等各方面因素選擇比較適合的方案；綜合各方面情況和現(xiàn)有技術(shù)條件市場情況最后選定方案二輪式底盤作為本次自行走底盤的設計方案。第3章自行走底盤的設計3.1車架外形尺寸的選定與加工根據(jù)設計要求，為其保證車底盤的行駛安全性。自行式底盤必須承受150公斤以上的重量。結(jié)合市場調(diào)研，車輪底盤的主要部件包括前后軸、電機、電池、控制器等，但特別是考慮到前后軸的特殊結(jié)構(gòu)，一般沒有專門工廠來處理符合要求的前后軸。自行式底盤總長度為，前后軸間距為1m，前后軸長度為0.5m，大大節(jié)省了自加工的麻煩，統(tǒng)一了零件規(guī)格，便于日后維修。圖3-1所示為車底盤的車架焊接結(jié)構(gòu)圖。圖3-1車架焊接結(jié)構(gòu)圖車架的加工需要切割出兩根1.2m的Q235方管、兩根0.5m的Q235方管、兩根0.4m的Q235方管和一根0.18m的Q235方管，加工方法采用手工電弧焊，由手工操作焊條直接進行焊接的方法，焊接時產(chǎn)生的電弧高溫使焊件局部熔化形成熔池，隨著焊條的移動熔池被填滿后形成焊縫。電弧焊的設備要求較為簡單，加工時操作靈活方便、操作環(huán)境要求不高、能進行全方位焊接等特點。由于運用傳統(tǒng)的電弧焊接，操作條件要求不高，所以要求加工人員必須按照相關焊接流程進行焊接操作，手工焊接的精度不高，對焊接人員的焊接水平是一個極高的挑戰(zhàn)。制作車架采用全方位焊接的方法，這樣使車架的整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定牢靠。方管切割如圖3-2所示。圖3-3方管切割示意圖3.2離地間隙和差速器設計考慮到實際路面上有很多孔洞，并且存在各種各樣的減速帶和路面齒形有差異的問題，自走式底盤的離地間隙不應該很低。道路高度一般在0.15m-0.2m左右。這種差速器的作用是通過在轉(zhuǎn)動左右輪來獲得不同的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)適當?shù)霓D(zhuǎn)動效果，從而實現(xiàn)適當?shù)呐ぞ胤峙?。當發(fā)動機產(chǎn)生的動力通過動力傳動系統(tǒng)時，在減速器減速、驅(qū)動橋扭矩增大后，面對左右輪的扭矩分配，需要實現(xiàn)左右輪的不同轉(zhuǎn)速。使內(nèi)輪和外輪產(chǎn)生不同的速度使車輛平穩(wěn)。普通差速器如圖3-3所示。圖3-3普通差速器差速器主要由行星齒輪、齒輪架以及左右半軸齒輪組成。由于輸入軸主動齒輪半徑比較小，所以動力從主動齒輪傳遞到半徑比較大的從動齒輪中，由小半徑的主動齒輪帶動大半徑的從動齒輪。相互配合就能實現(xiàn)一個減速增矩的過程。普通減速器原理圖如圖3-4所示。圖3-4普通減速器原理圖減速齒輪的主動齒輪驅(qū)動行星齒輪架并旋轉(zhuǎn)。由于左輸出軸連接到右輸出軸和行星齒輪架，因此兩個輸出軸和行星齒輪架一起旋轉(zhuǎn)。車軸兩側(cè)的齒輪一起運轉(zhuǎn)以實現(xiàn)“差速”。兩個行星齒輪和兩側(cè)車輪相互嚙合，齒輪嚙合方式可以達到兩側(cè)齒輪相互包容的效果。左右軸的扭矩和轉(zhuǎn)速與汽車直線行駛時的扭矩和轉(zhuǎn)速相同，因此當與行星齒輪組合時，左右軸被取消，此時行星齒輪不動。在轉(zhuǎn)動的情況下，外圈的阻力大于外圈。此時，左右排氣齒輪的扭矩不同，行星齒輪發(fā)生旋轉(zhuǎn)。行星齒輪可以減緩內(nèi)齒輪的阻力扭矩，從而提高外齒輪的轉(zhuǎn)速。結(jié)果使外齒輪的轉(zhuǎn)速比內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)速快，實現(xiàn)了平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)。3.2.1輪胎的選定輪胎也是汽車的重要組成部分。輪胎選用的好壞直接決定著運行速度，所以輪胎的選擇非常重要。輪胎在汽車上所起的重要作用越來越受到人們的重視[7]。輪胎是否合適，代表著自走式底盤的行駛性能和穩(wěn)定性。據(jù)市場調(diào)查，內(nèi)胎輪胎和內(nèi)胎輪胎有兩種。內(nèi)胎輪胎具有良好的承載性能，底盤能夠承受自走式底盤的重量，使底盤能夠穩(wěn)定行駛。良好的緩沖性能是車身的一個重要組成部分，它可以降低驅(qū)動過程中受到的沖擊力，穩(wěn)定車輛底盤的驅(qū)動，提高自推進底盤的動能，從而降低運行過程中產(chǎn)生的噪聲。缺點容易磨損。由于輪胎與地面接觸強烈，輪胎極易磨損，特別是在路況惡劣的情況下。安全性低，輪胎壓力很大。輪胎爆胎發(fā)生在長期使用的摩擦、高溫和惡劣天氣下，且安全性低。無內(nèi)胎輪胎的安全性高于內(nèi)胎輪胎。因為輪胎沒有內(nèi)胎，所以不會引起摩擦熱等原因。裝有內(nèi)胎的汽車更省油。裝有內(nèi)胎的車輛總重量小。于使用了管狀輪胎，輪胎與地面之間的摩擦力在使用時較小，發(fā)動機所需的牽引力也較小。因此，所需的機油較少，燃油經(jīng)濟性可以進一步降低。低油耗減少廢氣，減少污染。除上述討論外，還考察了該車底盤最適合使用的真空輪胎的條件。選擇朝陽3.00-10真空輪胎。輪胎詳細參數(shù)見表2-1。表3-13.00-10型號的輪胎主要參數(shù)名稱規(guī)格有無內(nèi)胎（TT/TL）TL-無內(nèi)胎輪胎寬度(inch）3輪胎直徑(inch）10層級（PR）6最大負荷（kg）175最大冷胎胎壓（MPa)280最快車速（km/h）100最大載重量（kg）1753.3電機功率和轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的設計2018年2月14日國家工業(yè)和信息化對《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》進行修訂，主要對電動自行車的安全性能進行了調(diào)整，原來的部分條款強制改為全文強制。對電動自行車的最高車速由20km/h調(diào)整為25km/h，電動車的整車重量最高不得超過55kg。電動機按照電源種類可以分為：直流電機、交流電機。直流電動機按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可分為：無刷直流電動機和有刷直流電動機。無刷直流電機的定子繞組一般按照三相對稱星形接法。有刷直流電機的定子和轉(zhuǎn)子在磁場的作用下相互作用驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。有刷直流電機運行平穩(wěn)，不會產(chǎn)生較大的電流波動。保證了車輛運行的平穩(wěn)性。直流無刷電機的應用更加普遍，方便購買。按運轉(zhuǎn)速度可分為：高速電動機、恒速電動機、低速電動機、調(diào)速電動機。根據(jù)設計要求自行走底盤選擇用兩個電機，一前一后的排列來完成地盤車的行走。前橋選用減速電機用來完成自行走底盤車的轉(zhuǎn)向，后橋選用直流無刷差速電機。直流無刷差速電機參數(shù)如表3-2所示，5840-31ZY型號減速電機如表3-3所示。表3-2直流無刷差速電機功率(W）電流（A)電壓（V)外殼防護等級（IP)滿負荷工作時間（min）轉(zhuǎn)速（r/min）58015.54854203000通電行形式額定電壓（V）工作電壓（V）軸長（mm）轉(zhuǎn)速（rpm）直流6～246～241516表3-35840-31ZY型號減速電機自行走底盤車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)由轉(zhuǎn)向機來完成，通過轉(zhuǎn)向機的伸長和收縮來拉動連桿實現(xiàn)自行走底盤車的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要分為手動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力系統(tǒng)和電動助力系統(tǒng)[8]。液壓助力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，方便維修，價格便宜，所以選擇液壓助力系統(tǒng)。單向轉(zhuǎn)向機最適合。轉(zhuǎn)向機分為單向轉(zhuǎn)向機和雙向轉(zhuǎn)向機。單向方向機如圖3-5所示，雙向方向機如圖3-6所示。圖3-5單向方向機圖3-6雙向方向機3.4蓄電池配置的選取電池主要提供電動汽車動力。電池選擇和參數(shù)選擇是制約電動汽車發(fā)展的主要因素。目前，電池容量和效率不足是限制電池技術(shù)發(fā)展的主要問題。電池的主要性能指標是比能量、比功率壽命和使用壽命?？茖W家們也在研發(fā)有關電動汽車的充電技術(shù)和電網(wǎng)結(jié)合的相關技術(shù)。在這種情況下，電動汽車的智能充電和車輛到電網(wǎng)技術(shù)被視為實現(xiàn)經(jīng)濟，技術(shù)和環(huán)境效益的一種途徑[9]。新能源已經(jīng)融入我們生活的方方面面。電動汽車逐漸被大家所接受。電動汽車離不開蓄電池。電池為所有電氣系統(tǒng)提供電源保證。電動汽車對電池的依賴性很大。如果電池電量不足，就會發(fā)生各種故障。自行式底盤的蓄電池選用鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池的電極主要由鉛和氧化物組成。電解液是硫酸溶液。例如，鉛酸電池的價格低于其他類型的電池。這種污染物幾乎對環(huán)境無害，可循環(huán)利用。它是我國第一個實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的電池，也是目前應用最為成熟的電池。鉛酸蓄電池組分簡單，成熟再生技術(shù)，回收價值高。它是最容易實現(xiàn)回收和再循環(huán)的電池。stk-01電池參數(shù)見表3-4。stk-01電池如圖3-7所示。表3-4STK-01型蓄電池參數(shù)型號額定電壓（V）容量（Ah）凈重（kg）循環(huán)次數(shù)（次）STK-01DC4868.5400～600圖3-7STK-01型號蓄電池3.4.1蓄電池的保養(yǎng)蓄電池的設計使用壽命是指一種特定條件下的理論值(要求環(huán)境溫度在20-25℃,總放電量不得超過額定容量),而蓄電池實際壽命是與使用條件密切相關的,環(huán)境溫度、放電深度和充放電頻度等因素都對蓄電池的實際使用壽命有著不同程度甚至很嚴重的影響[10]。目前電動自行走底盤的電瓶大部分都是鉛蓄電池。對電瓶的保養(yǎng)要注意以下幾點：檢查蓄電池是否晃動，外殼是否有破損；蓄電池電纜是否連接可靠，排氣孔是否堵塞；不要在太陽下直射,會造成電池內(nèi)部壓力增加,使電池限壓閥被迫自動開啟,直接后果就是增加電池的失水量。而電池過度失水,必然引發(fā)電池活性下降,加速極板軟化,充電時殼體會發(fā)熱,形成殼體起鼓、變形等致命損傷[11]；盡量避免大方電流損壞電瓶；不要在虧電時存放電瓶，這樣會減少點電瓶的使用壽命。3.5自行走底盤運動參數(shù)的設計3.5.1最大車速和傳動比考慮到實際需求，自行走底盤的速度要求并不是很快，本設計的自行走底盤的主要用途就是和其它機械結(jié)構(gòu)相結(jié)合來解決實際問題，所以速度不應該過快，根據(jù)國家規(guī)定電瓶車輛速度不應該大于25km/h，本自行走底盤車設計的車速按照最大車速25km/h設計。計算由公式（3-1）（3-1）式中--速度（km/h）；--轉(zhuǎn)速（r/min）；--車輪半徑（m）；--主減速器傳動比；--副減速器傳動比。將=25km/h，=3000r/min，=0.127m代入式中?？傻闷洹?.75。因為此次設計的自行走底盤車所采用的只有一個減速器，所以可以知道其傳動比約為1:6。3.5.2自行走底盤的續(xù)航里程自行式底盤的范圍是保證底盤車運行效率的關鍵。這也是開發(fā)者和用戶最感興趣的問題。在電動汽車的發(fā)展中，新的術(shù)語“里程綜合癥”逐漸為人們所知。用戶總是擔心缺電。因此，耐久性燃油經(jīng)濟性是人們最關心的問題。行駛里程是人們購買電動汽車最重要的問題之一。為了解決這一問題，除了動力電池技術(shù)的發(fā)展外，還需要對驅(qū)動范圍等參數(shù)進行更準確、實時的預測。針對這一問題,除了發(fā)展動力電池技術(shù)之外,還需要更加準確實時地預測續(xù)駛里程等參數(shù)[12]。自行式底盤系列可以更加合理高效，根據(jù)實際需要選擇合適的電池。續(xù)航里程計算見公式（3-2）。(3-2)式中--功率（W）；--電壓（V）；--電流（A）。將＝580W,=48V帶入式（3-2）中可得≈12.1A。（3-3）式中--時間（h）；--電池電流容量（AH）；--電流（A）。將=60Ah，=12.1A代入式（3-3）中可得≈5h。（3-4）式中--距離（km）；--速度（km/h）；--時間（h）。將=25km/h，=5h代入式（3-4）中可得≈130km。因為計算過程中沒有包括風速、載重量、坡度和實際路況等因素。因此最大續(xù)航里程約為120km。3.5.3續(xù)航里程較低的解決辦法1.電池容量低問題自行走底盤續(xù)行里程出現(xiàn)問題，其蓄電池有主要原因。電池的壽命隨著使用的次數(shù)増加而慢慢減少，一般來說，大的廠家都會有質(zhì)保標準。保養(yǎng)較好的電池12個月后也會有80％以上的容量。電池在夏李的充放電率達到105％，春秋氣溫在20度左右時充放電率100％，而到冬天時，充放電率可能達不到80％，氣溫的高低直接影響了蓄電池的容量。對蓄電池的保護是提高續(xù)航里程的重要因素。正確維護合理使用蓄電池，使自行走底盤的蓄電池保持良好的運行狀態(tài)，是提高自行走底盤續(xù)行里程的根本保證。正確維護貴在自行走底盤的充電方式和使用頻率，少行多充是最佳的方法，養(yǎng)成停車即充的好習慣。電瓶在閑置時要保持滿電的狀態(tài)。講求充電溫度，冬天要在溫度較高的室內(nèi)，夏季在溫度偏低通風處充電。2.電機老化問題目前，我國輪轂電機的效率在80%左右，20%的電能被浪費。此外，隨著使用時間的增加，電機的電磁鐵退磁，導致電機功率降低。當新電池充滿電時，會浪費太多的電量，從而影響總里程。在這種情況下，必須對電機進行維護。電氣故障、線路老化、線路故障引起的低電動汽車自行式底盤的自燃主要是由于電路老化和電路失效引起的。燃燒所需的熱量和自行式底盤車生產(chǎn)線所產(chǎn)生的熱量必然導致用電量的消耗。當用戶發(fā)現(xiàn)線路有問題時，需要盡快修復，避免不必要的生命財產(chǎn)損失。隨著時間的推移，一些電氣元件有各種各樣的隱藏故障。隨著耗電量的增加，整車的工作電流增大，導致行駛距離的減小。通過降低整車的整體絕緣性能，也會出現(xiàn)整車的電量泄漏，為了解決車輛漏電問題，可以利用兆歐表和萬用表對車輛進行故障檢測。如果充電器的輸出電壓過低，電池將完全影響運行的狀態(tài)。當電池的充電時間少于10%時，通常只會短暫停止。當電機生銹時，電機效率降低，摩擦阻力增大。這種情況的表現(xiàn)是車輛在行駛時會感覺到整體阻力。此時，必須修理和調(diào)整電阻部件。例如，當自行車的胎壓不足時，當輪胎氣壓過低時，輪胎與路面之間的摩擦力變大，電機必須克服較大的阻力，功耗大大增加。3.6底盤材料的選擇在設計中，由于需要將自走式盤車裝置與其它機器結(jié)合起來，所以有必要加載負載。型鋼的橫截面形狀是一定的。根據(jù)型鋼截面形狀的不同，可以分為簡單截面和復雜截面。前一種鋼包括圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、角鋼、后一種鋼、工字鋼、槽鋼、窗框鋼和特種鋼。鋼板是一種厚度比較大的鋼材料。根據(jù)厚度的不同，它分為三種類型：薄板（厚度為4mm）、中厚板（厚度為4至25mm）和厚板（厚度為25mm）。自走式底部盤車裝置是一種大型行走裝置，按其設計要求，自行走底盤還要加裝其他設備，所以自行走底盤的強度要高，材料的韌性要高，才能符合設計要求。本設計選用的材料是Q235鋼的方管，方管的質(zhì)量小重量輕，是自走式底盤的最佳材料。方鋼管是一種空心方截面，又稱冷彎型鋼，是一種輕型薄壁鋼管。通過冷彎和高頻焊接制成的冷軋或冷軋帶材。方管被廣泛應用于機械制造行和建筑行業(yè)。在機械制造行業(yè)中方管多用于支架和承重中，在建筑行業(yè)因為方管具有良好的韌性和剛性被用于制作腳手架。Q235鋼材方管的具體參數(shù)見表3-5。表3-5Q235鋼的具體參數(shù)材料彈性模量（GPa）泊松比密度（kg/m3）彈性模量（MPa）屈服極限（MPa）Q2352070.37800375-460235本章小結(jié)本章主要對自行走底盤的基本參數(shù)進行選擇。其中包括自行走底盤的外形尺寸、離地高度、輪胎、前后橋電動機、蓄電池的選擇。并且根據(jù)實際情況對自行走底盤車的各個參數(shù)進行計算，對主要的部件會出現(xiàn)的問題進行詳細的分析，根據(jù)會出現(xiàn)的問題提出了解決問題的方法。便于以后自行走底盤的維修。第4章自行走底盤的控制系統(tǒng)4.1控制系統(tǒng)的分類電動汽車控制裝置是一系列的運行控制部件，用于控制所有車輛從使用開始到使用結(jié)束的電動機，是電動汽車的重要組成部分[13]。控制器主要應用于電動汽車，不同型號的控制器具有不同的性能和特點?？刂破鞯墓δ芤话憧刂普嚨倪\行狀態(tài)。目前，汽車的控制設備分為有刷控制器和無刷控制裝置。電動汽車控制裝置是用于控制、操作、前進、后退、速度、停車等電動汽車電子裝置的核心控制器。它和電動汽車一樣，是電動汽車的重要組成部分。無刷電機是指電機的直流輸入，控制器只能通過提供大電流和小電流來調(diào)節(jié)速度，無刷電機實際上是通過控制器將直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電，無刷直流電動機的使用壽命比無刷直流電動機長，起動功率大，節(jié)能效果好，但控制器的成本比無刷直流電動機高。控制器采用無刷控制器，基本消除了電刷。無刷控制器的形狀基本上與有刷控制器的形狀相同，但與無刷控制器之間存在差異?？刂破魅鐖D4-1所示。圖4-1電機控制器示意圖單片機和PLC控制器都可用于控制自行式底盤。單片機由控制器、存儲器和輸入輸出裝置組成，與微機相對應。與個人計算機中使用的通用微處理器相比，PLC控制器可以單獨供電，也可利用外部電源實現(xiàn)對PLC控制器的供電。其最大優(yōu)點是體積小，可放置在車身上，但存儲容量小，輸入輸出接口簡單，功能低。4.2控制系統(tǒng)的選定單片機控制器的功能較低，輸入輸出接口簡單相比PLC控制器有一定的差距。根據(jù)設計要求選用PLC編程控制器來控制電機來實現(xiàn)前橋電機，