城市公交客車整體設(shè)計(jì)及仿真分析【三維UG】【3張cad圖紙+文檔全套資料】

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直到20世紀(jì)80年代，底盤技術(shù)直接決定了車輛的動(dòng)態(tài)性能，集成了先進(jìn)的專用機(jī)械工程框架。20世紀(jì)80年代中期，隨著四輪轉(zhuǎn)向（4WS）的發(fā)展和實(shí)施，動(dòng)力學(xué)性能成為焦點(diǎn)的控制技術(shù)，底盤控制技術(shù)融合機(jī)械工程和控制工程，此后一直是研究和發(fā)展的重要焦點(diǎn)。 在本文中,未來的前景是將研究底盤控制技術(shù)后,其歷史的回顧及其現(xiàn)狀,有特別集中于底盤控制設(shè)計(jì),以4WS為代表的控制車輛橫向動(dòng)力學(xué)的研究。 圖1??底盤控制系統(tǒng) 2.底盤控制的歷史 開始，底盤控制技術(shù)的歷史回顧。如圖2，在底盤控制技術(shù)上有三個(gè)重大變化。第一代是初級(jí)階段的底盤控制技術(shù)，從20世紀(jì)80年代中期開始，隨著4WS技術(shù)的發(fā)展，主要是日本汽車制造商的積極性。在第二代中，由線控制技術(shù)，如轉(zhuǎn)向和制動(dòng)來控制駕駛車輛本身的運(yùn)作。目前正在開發(fā)的第三代協(xié)同控制技術(shù)，控制數(shù)的協(xié)同控制系統(tǒng)，智能車輛控制技術(shù)，采用雷達(dá)，攝像機(jī)和外部傳感器。 圖2??底盤控制系統(tǒng)發(fā)展的歷史 底盤控制技術(shù)，根據(jù)這里列出的后代將審查和系統(tǒng)化以下。 2.1.第一代的底盤控制技術(shù) 4WS系統(tǒng)首次納入控制的概念，在整車動(dòng)力性能方面。因?yàn)樗陌l(fā)展過程中,應(yīng)該注意對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)為目標(biāo)的控制。 第一代4WS（圖3）傳送機(jī)械軸的后輪前輪的角度。該系統(tǒng)采用非線性包含前后輪之間的行星齒輪的齒輪箱。本次裝配調(diào)整前輪的角度，并輪流在同一階段的方向盤時(shí)，當(dāng)小角度轉(zhuǎn)向在相反的方向時(shí)，前輪后輪是在大角度轉(zhuǎn)向的。這在高速行駛時(shí)提供了極好的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向角度低，和在低速時(shí)有一個(gè)非常小的轉(zhuǎn)彎半徑。（佐野古河，及白石，1986年）。 圖3??四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（4WS） 圖4是顯示在兩輪車輛兩自由度動(dòng)態(tài)性能的信號(hào)傳輸框圖。4WS運(yùn)作已覆蓋在這張圖上，可以很容易地掌握車輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。如圖4清晰地顯示了圖3在車輛系統(tǒng)的前饋的元素的轉(zhuǎn)向角響應(yīng)，4WS作為輔助控制系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，定位為主要控制系統(tǒng)。 圖4??轉(zhuǎn)向角的4WS控制功能塊圖 如上所述，除了轉(zhuǎn)向角響應(yīng)系統(tǒng)，還有各種其他類型的4WS，包括系統(tǒng)引導(dǎo)轉(zhuǎn)向力輸入（Shibahata，入江，伊藤，與村，1986年），并系統(tǒng)引導(dǎo)使用偏航率作為反饋信號(hào)（后輪井上，卡瓦依，稻垣，田中，川，1991年）。圖5顯示了這些系統(tǒng)的信號(hào)傳輸框圖定位。前輪轉(zhuǎn)向提供了一個(gè)輔助控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的基本特征是相同的轉(zhuǎn)向角響應(yīng)4WS。 圖5??座四輪轉(zhuǎn)向控制圖 直接偏航控制(DYC)是作為一個(gè)底盤控制系統(tǒng)開發(fā)成功的4WS。 4WS雖然在低側(cè)向加速度產(chǎn)生重大影響，在轉(zhuǎn)彎DYC后提供一個(gè)恒久的控制效果，在轉(zhuǎn)彎到一個(gè)較高的橫向加速度。DYC后是基于一個(gè)全新的概念：獨(dú)立的牽引力控制和啟用偏航瞬間被用來控制車輛的行為（左，右車輪制動(dòng)的力量Shibahata等，1992）。圖6顯示了一個(gè)DYC后在FWD車輛牽引控制系統(tǒng)的一個(gè)例子。該系統(tǒng)采用了行星齒輪傳動(dòng)裝置，以增加對(duì)轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)輪的外側(cè)車輪的速度，增加外側(cè)車輪的牽引力，從而提高轉(zhuǎn)彎性能（北村等人，1997年）。圖7顯示了作為整車動(dòng)力性能指標(biāo)上的信號(hào)傳輸框圖DYC后系統(tǒng)的定位。該系統(tǒng)是一個(gè)額外的輔助控制系統(tǒng)，在這種情況下直接控制橫擺力矩的新類型。DYC后的概念已經(jīng)被應(yīng)用到制動(dòng)控制，使當(dāng)前的制動(dòng)系統(tǒng)控制車輛動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。 圖6??主動(dòng)扭矩傳輸系統(tǒng)（ATTS） 圖7?ATTS框圖（DYC） 2.2.第二代的底盤控制 雖然第一代的底盤控制系統(tǒng)是額外的輔助控制系統(tǒng)，第二代系統(tǒng)成為主要的控制系統(tǒng)，改變了主要控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。圖8顯示了在安裝這些系統(tǒng)的先行者，例如本田S2000的VGS系統(tǒng)。VGS采用一個(gè)特殊的凸輪機(jī)構(gòu)，在位于不同的轉(zhuǎn)向齒輪比轉(zhuǎn)向變速箱的例子。作用是使整個(gè)速度范圍速動(dòng)比率在低速和高速率緩慢的使用，（卡瓦依，Shibahata，清水，河野和佐野，2001年）。圖9顯示了信號(hào)傳輸?shù)腣GS為框圖底盤控制系統(tǒng)，改善了可操作性。很清楚，轉(zhuǎn)向控制是主要的控制系統(tǒng)。 圖8??可變齒輪比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（VGS）提供 圖9??VGS的方框圖 最終的主控制系統(tǒng)是轉(zhuǎn)向線（線控轉(zhuǎn)向）。根據(jù)廠家的主動(dòng)權(quán)，在歐盟（圖10）（戴姆勒-奔馳公司，1996年）開始對(duì)本系統(tǒng)的研究。因?yàn)闆]有在SBW的方向盤和輪胎之間的機(jī)械連接，有沒有必要裝上一個(gè)圓形的方向盤，提供了在汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)創(chuàng)新的潛力。 圖10??梅賽德斯-奔馳F 200 它正在開發(fā)新技術(shù)，使可靠性保證在SBW,且系統(tǒng)還沒有投放市場(chǎng)。主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向（AFS），已被定位為橋梁技術(shù)與沉鼓和的VGS（圖11）。該系統(tǒng)采用了行星齒輪總成位于轉(zhuǎn)向柱軸。該系統(tǒng)采用了行星齒輪總成位于轉(zhuǎn)向柱軸。方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的太陽(yáng)齒輪，行星齒輪載體連接到輪胎的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和齒圈連接到提供主動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)。在保持1的轉(zhuǎn)向車輪和輪胎之間的機(jī)械連接的同時(shí)，該系統(tǒng)是能夠來減少或增加的響應(yīng)駕駛員的輸入主動(dòng)轉(zhuǎn)向輸入，使1主動(dòng)轉(zhuǎn)向一定數(shù)額這并沒有妨礙車輪的驅(qū)動(dòng)程序的操作（寶馬，2000年）。 圖?11??主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向（AFS）的 最重要的問題是，以確保功能在故障條件下工作。有兩種方法：完全一倍的電力系統(tǒng)，或采用機(jī)械備份系統(tǒng)?？紤]到目前的技術(shù)水平，后者似乎更有前途（Heitzer李氏，2004年）。 2.3.第三代底盤控制 有幾個(gè)值得討論的關(guān)于第三代底盤控制技術(shù)的問題。其中之一就是綜合控制技術(shù)，它匯集了協(xié)作系統(tǒng)控制現(xiàn)有機(jī)箱到超越這些傳統(tǒng)系統(tǒng)所提供的水平，以提高性能。圖12（戴姆勒-克萊斯勒公司，2001年）顯示了一個(gè)集技術(shù)，從而增加制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎性能的限制：線控轉(zhuǎn)向，主動(dòng)懸架，傾角控制，特種輪胎。在這個(gè)系統(tǒng)中的合作不僅限于轉(zhuǎn)向和懸架系統(tǒng)的控制之間的合作;拱度控制中的應(yīng)用是輪胎設(shè)計(jì)的先決條件。這可能被稱為汽車的版本叫什么配置控制車輛（CCV的）航空工程。 圖?12??奔馳F 400雕刻 開展了多項(xiàng)合作控制ECU有兩個(gè)配置。一是有一個(gè)中央控制的ECU（圖13），而另一個(gè)提供在每個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)控制的ECU，實(shí)現(xiàn)通過協(xié)同控制的ECU（之間的通信圖14）（阿明，西爾維亞，約瑟夫，與Ansgar，2001年）。因?yàn)闊o論配置，都可以得到相同的結(jié)果，包括協(xié)同控制，選擇一個(gè)合適的ECU配置將根據(jù)開發(fā)系統(tǒng)，包括誰是負(fù)責(zé)中央ECU的發(fā)展問題。 圖?13??未來一體化底盤控制概念 圖?14??車輛動(dòng)態(tài)控制（VDM）中的控制結(jié)構(gòu) 底盤控制技術(shù)，超越以往采用的概念，在第三代的另一個(gè)重大變化是使用外部傳感器，在碰撞的車輛制動(dòng)控制的道路和就業(yè)指導(dǎo)。圖15顯示相機(jī)配備車輛檢測(cè)的白色車道標(biāo)線，使轉(zhuǎn)向控制，以保持車輛的過程中（石田，田中，近藤Shingyoji，2003年）。圖16顯示了碰撞緩解系統(tǒng)（CMS），檢測(cè)前車使用雷達(dá)，并適用于制動(dòng)控制，以減少碰撞的損害（Kodaka，Otabe，烏來，小池，2003年）。這些系統(tǒng)不利于車輛為一臺(tái)機(jī)器的物理動(dòng)力學(xué)性能的改善，但使車輛通過使用外部傳感器的智能和有療效顯著減少驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載。 圖?15。??本田智能駕駛員支持系統(tǒng)（HIDS）。 圖?（一）?16??碰撞緩解制動(dòng)系統(tǒng)（CMS）（二）碰撞緩解制動(dòng)系統(tǒng)（CMS） 3.底盤的未來發(fā)展趨勢(shì) 3.1控制技術(shù) 底盤控制的目的，大致可分為兩大類： 1.車輛的物理動(dòng)力學(xué)作為一臺(tái)機(jī)器的性能改善。 2.減少工作負(fù)載。 第1組的前身具有很大的潛力，以提高車輛的物理性能的底盤控制。我們需要開發(fā)一種新的控制方法,成功的4 WS,DYC,以及類似的。在試圖達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，如上所述，輪胎角度的控制，從而增加了外傾角高20°已經(jīng)提出了一種新形式的底盤控制，以提高轉(zhuǎn)彎性能，這據(jù)報(bào)道，以生產(chǎn)提高了30％特種輪胎的組合。為了開發(fā)這一系統(tǒng)，研究人員回顧輪胎上產(chǎn)生摩擦力的原則。拱推力，其中輪胎接觸路面的垂直載荷分布也有類似的分布，從而能夠產(chǎn)生比轉(zhuǎn)向力更高的摩擦力。這可以看作是一個(gè)典型例子的基本技術(shù)，旨在提高車輛的歸類在第一個(gè)機(jī)器的性能之間的關(guān)系密不可分2，圖1所示的控制方法。 轉(zhuǎn)向線（SBW）和剎車線（BBW），存在控制的概念，分為??3節(jié)。沉鼓沒有的轉(zhuǎn)向車輪和輪胎之間的機(jī)械連接功能，能提供主動(dòng)控制自由不干擾駕駛操作的方向盤，但超過可靠性的關(guān)注和成本高的意思是，該技術(shù)還沒有被商業(yè)實(shí)施。未來的研發(fā)對(duì)其實(shí)施的努力是可取的。 我們可以預(yù)期，在未來的系統(tǒng)分類在第4的進(jìn)一步發(fā)展，其中有改善通過使用傳感器技術(shù)來提高人機(jī)交互性能改善的目標(biāo)。 在結(jié)束發(fā)言時(shí)，控制邏輯被認(rèn)為是形成控制技術(shù)的核心。剔除技術(shù)歸類在第4，在使用外部傳感器確定明確的控制目標(biāo)，我們必須要問有關(guān)系統(tǒng)在第1，2，2.1，2.2，2.3和3的底盤控制的基本邏輯是否足夠以確定如何應(yīng)控制車輛?？梢钥紤]參考模型狀態(tài)反饋控制邏輯是目前的主要趨勢(shì)。然而，一個(gè)問題出現(xiàn)時(shí)，這個(gè)邏輯應(yīng)用于車輛控制是一個(gè)事實(shí)，即在路面μ的變化，使計(jì)算模型不切實(shí)際的參考值。此外，在駕駛的情況下使用的狀態(tài)反饋信號(hào)修復(fù)車輛的行為中的一種形式，駕駛能手往往要承受那樣不合適的控制。在未來它將需要發(fā)展專用汽車控制邏輯的特點(diǎn)，作為一臺(tái)機(jī)器，而不是僅僅采用傳統(tǒng)的控制邏輯車輛的專用汽車的控制邏輯。輪胎模型用于確定控制目標(biāo)，并作為反饋信號(hào)（偏航力矩聘請(qǐng)勝山與福島，2000年）已經(jīng)提出一個(gè)理想的制度。這是一個(gè)提示對(duì)消除薄弱環(huán)節(jié)控制系統(tǒng)的反饋量,國(guó)家采取實(shí)際的情況（圖17）。 圖?17。??偏航力矩反饋控制。 4.結(jié)論 1.控制的概念和機(jī)械設(shè)計(jì)之間的和諧，是高效率的底盤控制至關(guān)重要的。 2.機(jī)械車輛必須進(jìn)行分析，以促使新的輔助控制系統(tǒng)的發(fā)展。 3.汽車底盤控制邏輯仍然是欠發(fā)達(dá)的。在未來，將有必要建立新的控制概念，這是唯一的汽車底盤控制。 4.外部傳感器的使用，使底盤智能控制是非常有效地降低驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載，它將在未來的發(fā)展是至關(guān)重要的底盤控制，改善系統(tǒng)性能，考慮車輛和司機(jī)構(gòu)成一個(gè)整體。 附錄B