智能模型車(chē)底盤(pán)淺析

1、智能模型車(chē)底盤(pán)淺析電子家園電子產(chǎn)品世界清華大學(xué)，汽車(chē)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳宋李立國(guó)黃開(kāi)勝發(fā)布時(shí)間：20060812引言引言本文從汽車(chē)?yán)碚摰慕嵌葘?duì)轉(zhuǎn)向輪定位、車(chē)輛的重心選擇、側(cè)滑等原理加以介紹，并針對(duì)比賽用模型車(chē)底盤(pán)進(jìn)行了一系列測(cè)試，包括轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)的選擇、舵機(jī)性能測(cè)試以及模型車(chē)轉(zhuǎn)向穩(wěn)態(tài)測(cè)試，得出了這些調(diào)整參數(shù)之間的影響規(guī)律，希冀能夠給相關(guān)參賽隊(duì)伍在算法制定、仿真參數(shù)設(shè)定以及底盤(pán)、舵機(jī)等硬件結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化等方面提供一定的參考。汽車(chē)底

2、盤(pán)相關(guān)性能汽車(chē)底盤(pán)相關(guān)性能轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)對(duì)于汽車(chē)而言，要保持車(chē)輛直線(xiàn)行駛的穩(wěn)定性，使之轉(zhuǎn)彎自動(dòng)回正、轉(zhuǎn)向輕便，必須確定車(chē)輪定位參數(shù)，包括主銷(xiāo)后傾、主銷(xiāo)內(nèi)傾、前輪外傾和前輪前束。主銷(xiāo)后傾角主銷(xiāo)后傾角在車(chē)輪偏轉(zhuǎn)后形成一回正力矩，阻礙車(chē)輪偏轉(zhuǎn)。主銷(xiāo)后傾角越大，車(chē)速愈高，車(chē)輪偏轉(zhuǎn)后自動(dòng)回正力越強(qiáng)，但回正力矩過(guò)大，將會(huì)引起前輪回正過(guò)猛，加速前輪擺振，并使轉(zhuǎn)向沉重。通常后傾角為1~3。主銷(xiāo)內(nèi)傾角在汽車(chē)前后方向上，主銷(xiāo)向內(nèi)傾斜一個(gè)角度，主銷(xiāo)軸線(xiàn)與垂線(xiàn)

3、間的夾角稱(chēng)為主銷(xiāo)內(nèi)傾角。當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向輪在外力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，由于主銷(xiāo)內(nèi)傾則車(chē)輪連同整個(gè)汽車(chē)的前部將被抬起一定高度，在外力消失后，車(chē)輪就會(huì)在重力作用下力圖恢復(fù)到原來(lái)的中間位置。通常主銷(xiāo)內(nèi)傾角不大于8。前輪外傾角在汽車(chē)的橫向平面內(nèi)，前輪中心平面向外傾斜一個(gè)角度，稱(chēng)為前輪外傾角。前輪外傾角一方面可以使車(chē)輪接近垂直路面滾動(dòng)而滑動(dòng)減小轉(zhuǎn)向阻力，使汽車(chē)轉(zhuǎn)向輕便；另一方面減少了軸承及其鎖緊螺母的載荷，增加了使用壽命，提高了安全性。一般前輪外傾角為1左

4、右，但對(duì)于有高速、急轉(zhuǎn)向要求的車(chē)輛，前輪外傾角可減小甚至為負(fù)值。前輪前束俯視車(chē)輪，汽車(chē)的兩個(gè)前輪的旋轉(zhuǎn)平面并不完全平行，而是稍微帶一些角度，這種現(xiàn)象稱(chēng)為前輪前束。車(chē)輪前束的作用是減輕或消除因前輪外傾角所造成的不良后果，二者相互協(xié)調(diào)，保證前輪在汽車(chē)行駛中滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。前輪前束一般為0~12mm。而現(xiàn)代汽車(chē)的前輪外傾角出現(xiàn)減小甚至為負(fù)值的趨勢(shì)，前輪前束也應(yīng)相應(yīng)減小甚至也為負(fù)值。前束角方向相反，與車(chē)輛行駛方向有關(guān)；與路面質(zhì)量無(wú)關(guān)。對(duì)于隨機(jī)側(cè)滑

5、，主要是從改變獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)入手，如本車(chē)模的雙橫臂式獨(dú)立懸架車(chē)橋車(chē)輪的隨機(jī)側(cè)滑可用四連桿機(jī)構(gòu)綜合理論改變上下橫臂的長(zhǎng)度，使模型行駛過(guò)程中輪距變化不大，從而減小隨機(jī)側(cè)滑。對(duì)于轉(zhuǎn)向側(cè)滑，主要靠選擇合適的主銷(xiāo)角度，合理搭配主銷(xiāo)內(nèi)傾與后傾角，盡可能使轉(zhuǎn)向內(nèi)輪產(chǎn)生外傾或增加外傾，使轉(zhuǎn)向外輪產(chǎn)生內(nèi)傾或減小外傾。模型車(chē)底盤(pán)性能模型車(chē)底盤(pán)性能模型車(chē)底盤(pán)采用的是等長(zhǎng)雙橫臂式獨(dú)立懸架(如圖1)，當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪平面沒(méi)有傾斜，但輪距會(huì)發(fā)生較大變化，故車(chē)輪

6、發(fā)生側(cè)向滑移的可能性較大。本車(chē)共有6處參數(shù)可調(diào)，其中主銷(xiāo)內(nèi)傾角對(duì)模型車(chē)性能影響不大，可設(shè)為。圖1前輪前束調(diào)整主銷(xiāo)后傾角可以通過(guò)增加墊片的數(shù)量來(lái)增大主銷(xiāo)后傾角，共有4片墊片，前2后2，后傾角為0；前1后3，后傾角為；前0后4，后傾角為。對(duì)于本模型車(chē)，若欲使之轉(zhuǎn)向靈活，主銷(xiāo)后傾角可選；欲增大回正力矩，則后傾角可選。前輪外傾角與模型車(chē)的側(cè)滑關(guān)系較大，需與前輪前束相匹配，可設(shè)為。前輪前束前輪是由舵機(jī)帶動(dòng)左右橫拉桿實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。主銷(xiāo)在垂直方向的位置

7、確定后，改變左右橫拉桿的長(zhǎng)度即可改變前輪前束的大小。左桿短，可調(diào)范圍為10.8mm~18.1mm；右桿長(zhǎng)，可調(diào)范圍為29.2mm~37.6mm(如圖1紅圈所示)。底盤(pán)離地間隙在獨(dú)立懸架下擺臂與底板之間可以通過(guò)增減墊片來(lái)調(diào)整底盤(pán)前半部分的離地間隙，墊片有1mm和2mm兩種規(guī)格。一片墊片不加，車(chē)前部離地間隙為9mm，故離地間隙的調(diào)整范圍為9mm~12mm。從已有的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在加裝了傳感器之后，此距離過(guò)小，會(huì)降低模型車(chē)爬坡時(shí)的通過(guò)度；過(guò)大，則