無人駕駛試驗(yàn)車的側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

第*章具體章節(jié)標(biāo)題本科學(xué)生畢業(yè)論文論文題目：無人駕駛試驗(yàn)車的側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院年級(jí)：專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：2012年4月25日?qǐng)D4-3所示。圖4-3緩沖機(jī)構(gòu)裝配圖4.2本章小結(jié)本章主要是按方案分析對(duì)支撐機(jī)構(gòu)和緩沖機(jī)構(gòu)的零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，再對(duì)零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核，確定所有零件的尺寸。最后裝配所有的零件，對(duì)結(jié)構(gòu)做細(xì)節(jié)調(diào)整，完成最終的裝配圖。第五章運(yùn)動(dòng)分析和仿真路面材料加速加載試驗(yàn)道路是環(huán)形道路，主要分為直道路段、轉(zhuǎn)彎路段。彎道路段路面有小角度的傾斜，需要有離心力、導(dǎo)向作用的側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)，避免無人駕駛試驗(yàn)車因側(cè)翻而行駛不暢。所以無人駕駛試驗(yàn)車的運(yùn)動(dòng)分析主要分為直道路段分析和彎道路段分析。5.1運(yùn)動(dòng)分析無人駕駛試驗(yàn)車的在直道路段上行駛時(shí)，由無人駕駛試驗(yàn)車的側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)輔助行駛。無人駕駛試驗(yàn)車側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)的拉伸彈簧提供預(yù)緊力使側(cè)輪貼在兩側(cè)墻面上行駛，其運(yùn)動(dòng)過程較簡單。因?yàn)榄h(huán)形道路的直道路段沒有障礙，運(yùn)行環(huán)境也相對(duì)比較簡單，盡管試驗(yàn)車運(yùn)行速度較高，但出現(xiàn)撞上障礙物或絆倒的可能性不大。而且有側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)的輔助作用，無人駕駛試驗(yàn)車也不會(huì)出現(xiàn)側(cè)翻現(xiàn)象[13-17]。無人駕駛試驗(yàn)車自重45t，又以高速行駛，屬于高速重載車。無人駕駛試驗(yàn)車在轉(zhuǎn)彎路段的側(cè)向坡道上高速行駛時(shí)，無人駕駛試驗(yàn)車的側(cè)向行駛的側(cè)向加速度很大，極有可能超過上限值。在這種情況下，無人駕駛試驗(yàn)車的垂直反向力為零，就有可能發(fā)生側(cè)翻情況。無人駕駛試驗(yàn)車發(fā)生側(cè)翻的情況應(yīng)該盡可能在試驗(yàn)中避免，所以需要計(jì)算試驗(yàn)車的車速與彎道路段坡面的傾斜度。根據(jù)側(cè)翻時(shí)受到的側(cè)向加速度公式[18]：在式中a是側(cè)向加速度，g；QUOTEθ是側(cè)向坡道角，o；B是輪距，m；QUOTEhg是質(zhì)心高度，m。帶入各個(gè)參數(shù)之后，可以算出無人駕駛試驗(yàn)車在彎道路段轉(zhuǎn)彎過程中，當(dāng)側(cè)向坡道角等于零時(shí)，側(cè)向加速度為4.9m/s2時(shí)會(huì)側(cè)翻。因?yàn)闊o人駕駛試驗(yàn)車側(cè)翻情況，設(shè)計(jì)了對(duì)無人駕駛試驗(yàn)車起導(dǎo)向、輔助支撐和緩沖保護(hù)作用的側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)，不僅能防止側(cè)翻發(fā)生，而且能減少?zèng)_擊和振動(dòng)。5.1.1離心力的計(jì)算無人駕駛試驗(yàn)車在彎道路段行駛時(shí)，因?yàn)檗D(zhuǎn)向的關(guān)系，會(huì)產(chǎn)生較大離心力。離心力的大小對(duì)側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)零件的強(qiáng)度有一定影響。所以需要對(duì)離心力進(jìn)行計(jì)算。離心力的計(jì)算公式為式中F——無人駕駛試驗(yàn)車所受離心力，N；m——無人駕駛試驗(yàn)車總質(zhì)量，kg；v——無人駕駛試驗(yàn)車車速，m/s；R——轉(zhuǎn)彎半徑(m)。無人駕駛試驗(yàn)車在運(yùn)行過程中，試驗(yàn)車的車速和試驗(yàn)車的載荷有一定配比關(guān)系。根據(jù)配比關(guān)系曲線，得到車速和在該車速下的載荷最大的公式：式中V——無人駕駛試驗(yàn)車車速，km/h；W——無人駕駛試驗(yàn)車車重，t。結(jié)合上述離心力的計(jì)算公式和車速與載荷的關(guān)系式，推導(dǎo)得離心力與無人駕駛試驗(yàn)車車速的關(guān)系式將各個(gè)參數(shù)值帶入關(guān)系式里，計(jì)算得在速度和載荷配比的范圍內(nèi)，最大的轉(zhuǎn)向離心力是178kN。無人駕駛試驗(yàn)車在環(huán)形道路內(nèi)行駛時(shí)，在直道路段主要是依靠自動(dòng)駕駛方式行事，側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)只提供預(yù)緊力的作用；在彎道路段行駛時(shí)，轉(zhuǎn)彎離心力不足時(shí)，就需要依靠側(cè)向支撐輪輔助導(dǎo)向和支撐的作用來行駛。5.2本章小結(jié)本章的主要任務(wù)是對(duì)無人駕駛試驗(yàn)車的側(cè)翻情況進(jìn)行系統(tǒng)的分析，并對(duì)無人駕駛試驗(yàn)車在彎道路段行駛時(shí)的離心力進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)合側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)的作用對(duì)無人駕駛試驗(yàn)車的運(yùn)動(dòng)過程簡單分析。結(jié)論本文在研究無人駕駛試驗(yàn)車的基礎(chǔ)上，對(duì)已有的研究成果進(jìn)行了分析根據(jù)試驗(yàn)裝置的整體設(shè)計(jì)尺寸和給定試驗(yàn)要求，研究設(shè)計(jì)了無人駕駛試驗(yàn)車的側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)，最后完成的成果和結(jié)論如下：根據(jù)課題的要求完成了無人駕駛試驗(yàn)車側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，確定了無人駕駛試驗(yàn)車側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)的支撐機(jī)構(gòu)、緩沖機(jī)構(gòu)以及相關(guān)零件的尺寸。在研究設(shè)計(jì)時(shí)要考慮多方面的因素，最主要的是無人駕駛試驗(yàn)車在碰撞時(shí)受到的撞擊力。能有效的利用軸向空間，在側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)中巧妙安裝緩沖機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約成本，便于整個(gè)側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)的安裝與拆卸。根據(jù)目前研究設(shè)計(jì)的情況，本課題的設(shè)計(jì)研究在以下幾個(gè)方面還需要改進(jìn)和進(jìn)一步的研究：側(cè)輪支撐機(jī)構(gòu)在垂直方