多功能越障車

1、主講人：朱亞飛主講人：朱亞飛 摘要： 隨著科技的發(fā)展,汽車以其機動、靈活、適應性強等特點已成為主流的交通運輸工具。其中越野車憑借其較強的越野性能深受人們的歡迎。但當前的越野車仍存在一些缺陷，不能滿足人們的需求。本作品的設計制作滿足了人們對越野車高越野性的需求。 本作品是一款在適應能力、越野越障能力等方面都有很大提升的新型越野越障車。多功能越野越障車由行星輪驅(qū)動系統(tǒng)和主軸驅(qū)動系統(tǒng)兩套驅(qū)動系統(tǒng)組成，這兩套系統(tǒng)可同時提供動力，提高車的越野越障性能；可調(diào)偏心越障輪能使越障車通過較高的障礙物；本作品的“腰部”可旋轉(zhuǎn)車架，提高了車身越障時的穩(wěn)定性?；谏鲜鰞?yōu)點，多功能越野越障車可應用于外出旅游、長途科考、

2、極速比賽、平時用車出行等方面，有很大的市場前景。作品設計目的 現(xiàn)今社會汽車已經(jīng)成為主流交通工具，汽車性能的改善提高對人們的出行生活有很大的影響。本項目的設計開發(fā)是為了提高越野車的性能，它的開發(fā)研究將對汽車行業(yè)未來的發(fā)展有很大的影響。 一般的越野車在其遇到尺寸較大的障礙或較深的泥坑時可能就束手無策，只能繞行或掉頭了。我們設計制作了一種新型越野車，在不影響其原有的速度快、穩(wěn)定性能好等優(yōu)點的情況下解決上述問題，讓汽車更好得成為人類的交通代步工具。作品介紹 本作品越障輪為可調(diào)偏心輪，車架采用“腰部”可旋轉(zhuǎn)車架，提高車的穩(wěn)定性；智能化調(diào)節(jié)車底盤高度，使整車實現(xiàn)高速穩(wěn)定低速越野功能；采用雙動力驅(qū)動系統(tǒng)，有

3、效增強車的通過能力。車身整體結(jié)構(gòu) 可調(diào)偏心越障輪 車輪對于車輛尤為重要，不同型號、不同用途的車配備有不同型號的輪子。而輪子的制式也千差萬別。本作品就獨創(chuàng)性的設計使用了結(jié)合偏心輪機構(gòu)與行星輪系的可調(diào)偏心越障車輪。車輪的設計及構(gòu)造如下圖所示： 可調(diào)偏心輪設計 一般的越野車輛的底盤較其他車輛高的多，這為其越野性能提供保障，當在路況較差的地方越野車能發(fā)揮優(yōu)良的越野性能。但其遇到尺寸較大的障礙或較深的泥坑時可能就束手無策，只能繞行或掉頭了，很大程度上影響了越野車的通過能力 。 可調(diào)偏心輪機構(gòu)就是為克服這一問題而設計的。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：工作過程 當越障車遇到較大障礙時可調(diào)偏心輪機構(gòu)開始工作： 步驟一：步

4、進電機啟動； 步驟二：步進電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)； 步驟三：絲杠帶動滑塊沿導桿滑動； 步驟四：滑塊的滑動帶動主軸升降。 示意圖如下： 滑塊的升降帶動著主軸高度的改變，可以實現(xiàn)“偏心輪”越障。行星越障輪 該輪采用行星輪系差動傳動系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、承載能力大、傳遞功率范圍及傳動范圍大、運行噪聲小、效率高及壽命長等優(yōu)點。 行星輪系與定軸輪系的根本區(qū)別在于行星輪系中具有轉(zhuǎn)動的行星架，從而使得行星輪系既有自轉(zhuǎn) ，又有公轉(zhuǎn)。這為 我們越野越障車的 傳動提供了足夠的 發(fā)展空間。 基于本越障車獨特的驅(qū)動方式，我們對一般概念的行星輪傳動系統(tǒng)進行了改進，分為如下兩種： 改進方式一： 如上圖所示布局，

5、1、配位嚙合齒輪與支撐軸通過普通軸承連接； 2、輪轂與支撐軸之間通過單向軸承連接； 3、驅(qū)動電機與驅(qū)動齒輪也通過單向軸承連接，并且兩個單向軸承轉(zhuǎn)向相同。 由于單向軸承的獨特的單向驅(qū)動特性，使得軸承內(nèi)圈與外圈只能沿一個方向滑動而另一個方向卡死。因此輪轂中心單向軸承的布局方式?jīng)Q定了外輪圈只可以繞支撐軸正向轉(zhuǎn)動。 所以當驅(qū)動電機正向轉(zhuǎn)動時，電機驅(qū)動軸可帶動驅(qū)動齒輪正向運轉(zhuǎn)，驅(qū)動齒輪可帶動內(nèi)齒輪正向轉(zhuǎn)動，外輪圈可以繞中心軸轉(zhuǎn)動。 但當驅(qū)動電機反向轉(zhuǎn)動時，由于單向軸承的作用，電機驅(qū)動軸將帶動單向軸承內(nèi)圈繞單向軸承外圈轉(zhuǎn)動，無法帶動驅(qū)動齒輪運轉(zhuǎn)。外輪圈相對中心軸靜止。 改進方式二： 1、配位嚙合齒輪與支撐

6、軸通過普通軸承連接； 2、輪轂與支撐軸之間通過單向軸承連接； 3、驅(qū)動電機與驅(qū)動齒輪緊配合鏈接。 當驅(qū)動電機正向轉(zhuǎn)動時，電機驅(qū)可帶動驅(qū)動齒輪正向運轉(zhuǎn)，驅(qū)動齒輪可帶動內(nèi)齒輪正向轉(zhuǎn)動，外輪圈可以繞中心軸轉(zhuǎn)動。 當驅(qū)動電機反向轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動齒輪被反向驅(qū)動，并驅(qū)動內(nèi)齒圈反向旋轉(zhuǎn)。此時輪轂中心單向軸承處于“卡死”狀態(tài)，外輪圈將帶動支撐軸反向轉(zhuǎn)動。懸架系統(tǒng) 本車前后車身均采用空氣彈簧非獨立懸架系統(tǒng)。汽車在行駛時由于載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化。當空車時車身被抬高，滿載時車身則被壓得很低，會出現(xiàn)撞擊緩沖塊的情況。因而對于不同類型汽車提出不同的要求，礦山及大型客車要求 其空車與滿載時的車身高度變化不大

7、；對于轎車要求在好路上降低車身高度，提高車速行駛；在壞路上提高車身，可以增大通過能力。因而要求車身高度隨使用要求可以調(diào)節(jié)?？諝鈴椈煞仟毩壹芸梢詽M足要求。旋轉(zhuǎn)車架 可調(diào)底盤 車輪與車架之間由一個滑道連接，可通過調(diào)節(jié)滑塊的高度來調(diào)節(jié)越障車底盤的高度。驅(qū)動設計、傳動設計 驅(qū)動方面，該車采用兩套獨立驅(qū)動裝置。驅(qū)動方面既可以由主軸做驅(qū)動帶動輪子轉(zhuǎn)動，也可以由行星輪系的驅(qū)動電機提供動力輸出帶動 輪子前行。 四個輪子獨立靠行 星輪驅(qū)動如下圖： 主軸靠鏈式驅(qū)動如下圖：傳動方面行星輪系的驅(qū)動電機分別通過單向軸承與驅(qū)動齒輪連接或直接與驅(qū)動齒輪連接，輪轂也通過單向軸承與主軸連接，且這兩個單向軸承旋向相同。當驅(qū)動電

8、機正向驅(qū)動時將驅(qū)動輪子繞主軸正向轉(zhuǎn)動。 前左、右后輪驅(qū)動電機通過單向軸承與驅(qū)動齒輪連接，前右、左后輪驅(qū)動電機直接與驅(qū)動齒輪連接。當前左、右后輪驅(qū)動電機正向轉(zhuǎn)動時將帶動輪子正向轉(zhuǎn)動；當驅(qū)動電機反向轉(zhuǎn)動時，電機與驅(qū)動齒輪間無硬性摩擦電機主軸在該處打滑，電機將不能帶動驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，從而無法帶動輪子反向轉(zhuǎn)動。當前右、左后輪驅(qū)動電機正向轉(zhuǎn)動時將同樣帶動輪子正向轉(zhuǎn)動；當驅(qū)動電機反向轉(zhuǎn)動時，電機將帶動驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動且輪轂中心的單向軸承處于卡死狀態(tài)，輪子外圈將帶動支架一起轉(zhuǎn)動。主軸與驅(qū)動軸之間通過鏈條連接，可繞驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸與主電機通過齒輪嚙合連接。轉(zhuǎn)向方式 該車獨特的結(jié)構(gòu)特性使得其轉(zhuǎn)向機構(gòu)不能沿用傳統(tǒng)越野

9、車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),因而該車擁有屬于自己的獨特轉(zhuǎn)向方式。 如上圖所示：當該越障車以行星輪單獨驅(qū)動前進時可以通過調(diào)節(jié)四個輪子之間的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)彎。當車子需要左轉(zhuǎn)時可以通過降低左側(cè)行星輪驅(qū)動的速度，并增加右側(cè)行星輪驅(qū)動的速度來達到差速轉(zhuǎn)彎的目的。 當越障車僅以主軸驅(qū)動為動力來源時，無法達到差速轉(zhuǎn)彎的要求。但當越障車以聯(lián)合驅(qū)動方式行進時，便可以通過調(diào)節(jié)四個輪子的獨立行星驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速再配合上主軸驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出以行星輪為調(diào)節(jié)媒介達到差速轉(zhuǎn)向的目的。越障優(yōu)勢分析 一般車輛行駛時輪子動力全部由主軸提供，當車輛遇到障礙物時驅(qū)動力矩僅為主軸動力矩。當輪軸徑比較大時使得車輛的通過性較差，因而一般公路用轎車不采用大口徑輪胎作為驅(qū)動輪。但當車輛要考慮到越野性能時就得考慮使用較大口徑的輪胎，但隨之而來的便是主軸動力輸出的增加。所以當車輛越過較大障礙時主軸動力輸出對車輛的前行起到了至關重要的作用。但考慮到一般車輛動力輸出的局限性，所以一般車輛在遇到障礙物時將非常吃力。其越野性能差強人意。 由于本車在四輪驅(qū)動的基礎上又增加了行星輪驅(qū)動系統(tǒng)，使得該車的動力輸出更加強勁，而在越障能力方面更是有明顯的優(yōu)勢。 當車輛遇到障礙物時，一般車輛只由驅(qū)動軸提供動力。其驅(qū)動力矩僅為主軸動力F提供的主軸驅(qū)動力矩。而本車在越障時卻可以同時由行星輪驅(qū)動電機提供動力。不僅如此，由于行星越障輪的獨特懸臂結(jié)構(gòu)使得越障