兩輪自平衡電動(dòng)車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元分析.pdf

1、兩輪自平衡電動(dòng)車(chē)和兩輪自平衡機(jī)器人同屬于兩輪自平衡系統(tǒng),只是在性能和安全上,前者提出了更多的較為苛刻的要求。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)兩輪自平衡機(jī)器人的控制研究較多,但針對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)的研究卻較少,尤其是對(duì)兩輪自平衡電動(dòng)車(chē)的研究更是少之又少。
　　本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究成果,在此基礎(chǔ)上結(jié)合車(chē)輛設(shè)計(jì)理論,對(duì)兩輪自平衡電動(dòng)車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模和分析。
　　所做的具體工作如下:
　　1)對(duì)兩輪自平衡系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,得到其動(dòng)態(tài)

2、平衡的必要條件,為后續(xù)設(shè)計(jì)和分析提供依據(jù)。
　　2)對(duì)兩輪自平衡電動(dòng)車(chē)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),克服了國(guó)內(nèi)相關(guān)專(zhuān)利的缺點(diǎn)。將中速電機(jī)和減速器集成在車(chē)輪內(nèi)部,有利于提高電動(dòng)車(chē)動(dòng)力性能和工作效率;下沉式懸架設(shè)計(jì)不但使電動(dòng)車(chē)舒適度增加,還可以降低動(dòng)平衡控制難度;大量使用鋁合金型材作為原材料,使電動(dòng)車(chē)在滿(mǎn)足力學(xué)性能的前提下重量卻被限定在一定范圍之內(nèi)。從設(shè)計(jì)結(jié)果來(lái)看,達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
　　3)運(yùn)用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)車(chē)體中的關(guān)鍵部件進(jìn)

3、行力學(xué)分析。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),所有零部件力學(xué)性能均滿(mǎn)足要求,這說(shuō)明先期設(shè)計(jì)是比較合理的。部分零部件剛度和強(qiáng)度裕度較大,通過(guò)優(yōu)化,使其在保證力學(xué)性能的前提下重量大幅下降,實(shí)現(xiàn)了輕量化設(shè)計(jì)目的。
　　4)針對(duì)輕型電動(dòng)代步工具起動(dòng)、爬坡時(shí)動(dòng)力不足的問(wèn)題,本文以研究?jī)奢喿云胶怆妱?dòng)車(chē)為契機(jī),提出了一種全新的可自動(dòng)換檔的結(jié)構(gòu)方案。當(dāng)車(chē)速在某一臨界值以下時(shí),以低速檔運(yùn)行,以獲得較好的力學(xué)性能;當(dāng)車(chē)速達(dá)到并超過(guò)某一值時(shí),自動(dòng)換入高速檔,以滿(mǎn)足速度要求