智能模型车底盘浅析

150 www.eepw.com.cn 2006.6 栏目编辑高校园地 “飞思卡尔杯”全国大学生智能车辆邀请赛 引言 本文从汽车理论的角度对转向轮定位、车 辆的重心选择、侧滑等原理加以介绍，并针对比 赛用模型车底盘进行了一系列测试，包括转向 轮定位参数的选择、舵机性能测试以及模型车 转向稳态测试，得出了这些调整参数之间的影 响规律，希冀能够给相关参赛队伍在算法制定、 仿真参数设定以及底盘、舵机等硬件结构调整、 优化等方面提供一定的参考。 汽车底盘相关性能 转向轮定位参数 对于汽车而言，要保持车辆直线行驶的稳 定性，使之转弯自动回正、转向轻便，必须确定 车轮定位参数，包括主销后倾、主销内倾、前轮 外倾和前轮前束。 主销后倾角 主销后倾角在车轮偏转后形成一回正力矩， 阻碍车轮偏转。主销后倾角越大，车速愈高，车 轮偏转后自动回正力越强，但回正力矩过大，将 会引起前轮回正过猛，加速前轮摆振，并使转向 沉重。通常后倾角为1°~3°。 主销内倾角 在汽车前后方向上，主销向内倾斜一个角 度，主销轴线与垂线间的夹角称为主销内倾角。 当汽车转向轮在外力作用下发生偏转时，由于 主销内倾, 则车轮连同整个汽车的前部将被抬起 一定高度，在外力消失后，车轮就会在重力作用 下力图恢复到原来的中间位置。通常主销内倾 角不大于8°。 前轮外倾角 在汽车的横向平面内，前轮中心平面向外 倾斜一个角度，称为前轮外倾角。前轮外倾角一 方面可以使车轮接近垂直路面滚动而滑动减小 转向阻力，使汽车转向轻便；另一方面减少了轴 承及其锁紧螺母的载荷，增加了使用寿命，提高 了安全性。一般前轮外倾角为1°左右，但对于 有高速、急转向 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 的车辆，前轮外倾角可减小 甚至为负值。 前轮前束 俯视车轮，汽车的两个前轮的旋转平面并 不完全平行，而是稍微带一些角度，这种现象称 为前轮前束。车轮前束的作用是减轻或消除因 前轮外倾角所造成的不良后果，二者相互协调， 保证前轮在汽车行驶中滚动而无滑动。前轮前 束一般为0~12mm。而现代汽车的前轮外倾角出 现减小甚至为负值的趋势，前轮前束也应相应 减小甚至也为负值。 重心位置对汽车性能的影响 汽车重心的位置通常用重心距前轴中心线 的水平距离和重心距水平路面的高度来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示。 可通过实验法、估算法测出重心位置。 ?对动力性能的影响 汽车正常行驶必须满足驱动－附着条件： 即汽车的驱动力必须大于等于坡度阻力、 滚动阻力、空气阻力之和而等于汽车驱动轮的 附着力。附着力与路面附着系数和驱动轴的轴 荷有关，而驱动轴的轴荷取决于重心的水平位 置，故重心位置必须保证驱动轮能够提供足够 的附着力。仅从此方面考虑，重心越靠近驱动轴 智能模型车底盘浅析 ■ 清华大学，汽车安全与节能国家重点实验室 陈宋 李立国 黄开胜 摘要： 本文针对智能车比赛用模型车底盘，从汽车理论的角度对转 向轮定位参数、车辆的重心选择、侧滑等原理进行了介绍， 并通过对转向轮定位参数、舵机性能以及模型车转向稳态性 的测试，得出了这些调整参数之间的影响规律，可以为相关 参赛队伍在算法制定、仿真参数设定以及底盘、舵机等硬件 结构调整、优化等方面提供一定的参考。 关键词： 前轮定位；舵机；转向；转弯半径 李健 151 www.eepw.com.cn 2006.6 栏目编辑 高 校 园 地 “飞思卡尔杯”全国大学生智能车辆邀请赛 越好。 ?对制动性能的影响 汽车制动性要求制动减速度大、制动距离 短，有良好的制动方向稳定性，即不易发生前轮 丧失转向、后轮侧滑和跑偏现象。制动方向的稳 定性与前后轮的抱死次序有关，而抱死次序则 与重心位置有关，若重心位置保证汽车的同步 附着系数(β为前制动力占整车制动器制动力比 例，b为重心到后轴水平距离)等于汽车常用路 面附着系数，那制动稳定性即较好；若重心前 移，b增大，易发生后轴侧滑，对高速汽车危险 性大；若重心后移，b减小，前轮易丧失转向能 力。 ?对通过性的影响 汽车在较陡侧坡行驶或高速急转弯行驶时， 会发生侧向倾覆，为避免这种危险，重心应在保 证最小离地间隙的前提下尽量降低。 综合上面 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，在加装诸多电路板后应尽 可能保证模型车的重心垂直位置尽量的低，水 平位置应在车中线上靠近后轴。 汽车侧滑 为保证汽车转向车轮无横向滑移的直线滚 动，要求车轮外倾角和车轮前束有适当配合，当 车轮前束值与车轮外倾角匹配不当时，车轮就 可能在直线行驶过程中不作纯滚动，产生侧向 滑移现象。这种滑移现象过于严重时,将破坏车 轮的附着条件，使汽车丧失定向行驶能力。侧滑 分为以下几种情况。 ?定向侧滑 ?随机侧滑 ?转向侧滑 ?制动侧滑 汽车在制动过程中若前轮先抱死拖滑，则 将可能发生侧滑。 可以采取一些补偿措施减小侧滑。对于定 向侧滑，用前轮前束产生的Q类侧滑来补偿外倾 产生的W类侧滑是基本手段。Q类侧滑的性质 为：侧滑大小等于前束角大小；侧滑方向与前束 角方向相反，与车辆行驶方向有关；与路面质量 无关。对于随机侧滑，主要是从改变独立悬架结 构入手，如本车模的双横 臂式独立悬架车桥车轮的 随机侧滑可用四连杆机构 综合理论改变上下横臂的 长度，使模型行驶过程中 轮距变化不大，从而减小 随机侧滑。对于转向侧 滑，主要靠选择合适的主销角度，合理搭配主销 内倾与后倾角，尽可能使转向内轮产生外倾或增 加外倾，使转向外轮产生内倾或减小外倾。 模型车底盘性能 模型车底盘采用的是等长双横臂式独立悬 架(如图1)，当车轮上下跳动时，车轮平面没有 倾斜，但轮距会发生较大变化，故车轮发生侧向 滑移的可能性较大。本车共有6处参数可调，其 中主销内倾角对模型车性能影响不大，可设为。 主销后倾角 可以通过增加垫片的数量来增大主销后倾 角，共有4片垫片，前2后2，后倾角为0；前1 后3，后倾角为；前0后4，后倾角为。 对于本模型车，若欲使之转向灵活，主销后 倾角可选；欲增大回正力矩，则后倾角可选。 前轮外倾角 与模型车的侧滑关系较大，需与前轮前束 相匹配，可设为。 前轮前束 前轮是由舵机带动左右横拉杆实现转向的。 主销在垂直方向的位置确定后，改变左右横拉 杆的长度即可改变前轮前束的大小。左杆短，可 调范围为10.8mm~18.1mm；右杆长，可调范围为 29.2mm~37.6mm(如图1红圈所示)。 ¥ 底盘离地间隙 在独立悬架下摆臂与底板之间可以通过增 减垫片来调整底盘前半部分的离地间隙，垫片 有1mm和2mm两种规格。一片垫片不加，车前 部离地间隙为9mm，故离地间隙的调整范围为 9mm~12mm。从已有的经验来看，在加装了传感 器之后，此距离过小，会降低模型车爬坡时的通 过度；过大，则会影响传感器的灵敏度。 图1 前轮前束调整 153 李健 153 www.eepw.com.cn 2006.6 栏目编辑 高 校 园 地 2006年“英特尔杯”大学生嵌入式系统专题邀请赛 TANK拥有最好的图形处理能力，提供CRT、 LCD、DVI和TV-OUT多种显示模式。 强大的扩展功能 在有限的空间上，SAND TANK仍然支持多 种扩展接口。与PC/104模块相比，Mini-PCI不 仅价格便宜而且节省空间。在扩展功能上， SAND TANK是3.5英寸单板电脑中的佼佼者。 应用案例 自1997年“八达通”系统被引入以来，广 泛被市场接纳，市民除了可用八达通乘搭公共 交通工具外，更可在多间商户以八达通缴费，如 便利店、超级市场、连锁快餐店等。某公司物业 管理部更率先为不同住宅物业提供以八达通卡 作大厦出入管制及缴费服务，使服务范围覆盖 更广泛之余，更全面照顾到日常生活各个不同 层面。陈先生乘公车上 班用八达通付车资，下 车后手机收到短信 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 他“女儿已经平安到达 学校”(因为他女儿进校 门时没忘记用八达通刷 门禁“校园通系统”)，然 后他在早餐店用八达通买了咖啡及汉堡，走到 公司大楼的门口，八达通让他顺利通过保全系 统，进入电梯时卡片阅读机读到他的八达通，就 知道公司楼层位于26楼。 当他进入办公室也是 利用八达通作为签到；不论是中午到快餐店吃 饭或是下了班回到社区住家的大门，甚至是到 会所游泳池游泳都是以八达通付款。如果你是 生活在香港，就可以和陈先生一样享受八达通 带来之便利。 ¥ 后悬挂纵向减震弹簧预紧力 在图2红圈处增加垫片即可增大弹簧的预 紧力。 舵机性能测试 在舵机的轴上连接一个变阻器，该变阻器 有三个接头，两侧的接头一端接在5V电源上，另 一端接地，中间的接头连在示波器上，示波器测 电压。当舵机带动前轮转动时，变阻器的阻值随 之改变，示波器的电压值也发生变化，即将电压 与舵机的转角对应起来，这样，通过测量电压随 时间的变化即可知舵机转角的变化率。从试验 中可知，舵机近似匀速地由一侧最大转角转至 另一侧最大转角。结合对前轮最大转角的测量， 可估测出舵机的转速约为2.42rad/s-2.52rad/s。由 汽车理论的相关知识可知，该舵机性能偏软，可 通过增大前轮前束来进行调整。 对舵机性能的测试主要用于设定仿真参数， 同时估算出的舵机转速也对程序相应速度和转 向时的车速限制有一定的参考意义。 模型车稳态转向测试 本节探讨舵机PWM占空比与车速、转弯半 径之间的关系。试验中舵机PWM占空比设为6 挡，分别以1、2、3、4、5、6表示，数字越大 转角越大。如图11为舵机转角为挡位1时的车 速——转弯半径对应图，由试验可知，在相同转 角下，转弯半径与车速大致呈线性关系。 根据模型车的相关数据由下式可算得理论 转弯半径为275mm。该值与模型车试验中0.31m/ s时的转弯半径相近；当模型车车速>1.4m/s后开 始出现侧滑现象。 结语 本文通过理论分析和试验测试，对智能车 比赛用模型车的转向轮定位参数调整、重点的 选择、侧滑的控制、底盘高度的调整、舵机的转 向性能及转向稳定性进行了分析，给出了模型 车相关参数的调整建议。 由于上述模型车关于转 向的参数是相互影响的， 因此本文给出的仅是各 参数的调整趋势，最佳匹 配值还需根据赛道调试 获得。 图2 悬挂预紧力 调整 151 李健