智能车硬软件设计唐传宗

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,FREESCALE智能车机械改装,电磁组-和谐号,07自动化一班唐传宗,1,讲座的核心内容,一、智能车的机械设计主要是前轮，舵机的安装,二、我的心得体会,2,智能车外形,3,车体机械图,4,模型车基本尺寸参数表,项目,尺寸,车长,390mm,车宽,200mm,轴距,198mm,前轮距,137mm,后轮距,138mm/146mm,车轮直径,52mm,5,智能车前轮定位的设计,智能车在正常行驶过程中，为了使车直线行 驶稳定，转向轻便，转向后能自动回正，减少轮胎和转向系零件的磨损等，,在转向轮，转向节和前轴之间须形成一定的相对安装位置，叫车轮定位，其主要的参数有：主销后倾、主销内倾、车轮外倾和前束。智能车竞赛模型车的四项参数都可以调整，但是由于模型车加工和制造精度的问题，在通用的规律中还存在着一些偶然性。,6,主销后倾角,主销后倾角是指在纵向平面内主销轴线与地面垂直线间的夹角。它在车辆转弯时会产生与车轮偏转方向相反的回正力矩，使车轮自动恢复到原来的中间位置上。所以，主销后倾角越大，车速越高，前轮自动回正的能力就越强，但是过大的回正力矩会使车辆转向沉重。通常主销后倾角值设定在13。车体通过增减垫片的数量来改变主销后倾角的，由于所采用的转向舵机力矩不大，过大的主销后倾角会使转向变得沉重，转弯反应迟滞，所以设置为0，以便增加其转向的灵活性。,7,主销内倾角,主销内倾角是指在横向平面内主销轴线与地面垂直线之间的夹角，它的作用也是使前轮自动回正。角度越大前轮自动回正的作用就越强，但转向时也就越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱。通常车的主销内倾角不大于8。对于车体，通过调整前桥的螺杆的长度可以改变主销内倾角的大小，由于过大的内倾角也会增大转向的阻力，增加轮胎磨损，所以在调整时可以近似调整为03左右，不宜太大。主销内倾和主销后倾都有使车转向自动回正，保持直线行驶的功能。不同之处是主销内倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时主销后倾的回正作用大，低速时主销内倾的回正作用大。,8,车轮外倾角,前轮外倾角是指通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的,夹角，对车的转向性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵 的轻便性。在汽车的横向平面内，轮胎呈“八”字型时称为“负外倾”，而呈现“V”字形张,时称为正外倾。如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联接件 损坏。所以事先将车轮校偏一个正外倾角度，一般这个角度约,在1左右，以减少承载承负荷，增加零件使用寿命，提高车的安全性能。 模型车,提供了专门的外倾角调整配件，近似调节其外倾角。由于竞赛中模型主要用于竞 速，所以要求尽量减轻重量，底盘和前桥上承受的载荷不大，所以外倾角调整为0即可，并且要与前轮前束匹配。,9,前轮前束,所谓前束是指两轮之间的后距离数值与前距离数值之差，也指前轮中心,线与纵向中心线的夹角。前轮前束的作用是保证车的行驶性能，减,少轮胎的磨损。前轮在滚动时，其惯性力自然将轮胎向内偏斜，如果前,束适当，轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消，轮胎内外侧磨损的现象会减少。,像内八字那样前端小后端大的称为“前束”，反之则称为“后束”或“负前,束”。在实际的汽车中，一般前束为012mm 。在车体中，前轮前束是通过,调整伺服电机带动的左右横拉杆实现的。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以改变前轮前束的大小。在实际的调整过程中，我,们发现较小的前束，约束02mm可以减小转向阻力，使模型车转向更为轻便，,但实际效果不是十分明显。虽然车体的主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾,角和前束等均可以调整，但是由于车模加工和制造精度的问题，在通用的规,律中还存在着不少的偶然性，一切是实际调整的效果为准。,10,智能车后轮减速齿轮机构,车体后轮采用RS-380SH 电机驱动，电机轴与后轮轴的传动比为 18：76,（电机轴齿轮齿数为18，后轴传动齿数为76）。齿轮传动机构对车模的驱动,能力有很大的影响。齿轮传动部分安装位置的不恰当，会大大增加电机驱动,后轮的负载，会严重影响最终成绩。调整的原则是：两传动齿轮轴保持平行,齿轮间的配合间隙要合适，过松容易打坏齿轮，过紧又会增加传动阻力，浪,费动力；传动部分要轻松、顺畅，不能有迟滞或周期性振动的现象。判断齿,轮传动是否良好的依据是，听一下电机带动后轮空转时的声音。声音刺耳响,亮，说明齿轮间的配合间隙过大，传动中有撞齿现象；声音闷而且有迟滞，,则说明齿轮间的配合间隙过小，或者两齿轮轴不平行，电机负载变大。调整好,的齿轮传动噪音很小，并且不会有碰撞类的杂音，后轮减速齿轮机构就基本上,调整好了，动力传递十分流畅。,11,舵机的安装,舵机转向是系统中一个较大时间常数的惯性环节。由于采用的舵机的工作,速度为0.16s/60度，对于对快速性要求极高的智能小车来说，是影响其,速度的一个重要因素，特别是对于前瞻不够远的智能小车。我们可以通过,加长舵机力臂的方法来弥补这一缺陷。加大力臂后减小了舵机的转向范围，所以要使前轮转动相同的角度，舵机力臂加长后所需时间更短，响应更快。但如果舵机的力臂太长又会造成舵机的转向力矩太小，PWM信号与角度不能很好的一一对应，对于舵机的开环控制会带来很大的稳态误差。综合以上考虑,我们将转臂加长至3.0cm ，而且力臂的材料刚度较大，避免转向时发生形变，这样克服了原舵机力臂刚度不够导致的响应延时问题。,其安装图片如图所示。,12,1,13,心得体会,作为一辆智能车，它的机械结构同它的电子部分一样重要，所以对智能车的 机械设计，就变成了必不可少的了，尽管作为一名学电子的学生简单的机械 结构还是应该有所了解的，一个好的机械设计，可以很大的改变智能车的性能。,下面是我在机械部分改装后的心得：,14,舵机转向是系统中一个拥有较大的时间常数的延迟环节。为了减少此时的时间常数，转向连杆在舵机一端的连接点离舵机轴心距离越远，转向轮转向变化越快。这就相当于增大力臂的长度提高了线速度。我们在安装舵机是，可以增大连杆，和将舵机的高度提高。但是我们不能一味的提高，它有一个最佳高度，这个需要我们在试验中反复测试。还有就是加在舵机的电压大了可以提高它的响应速度。对我们A型车，电压规定是6V。,15,小车重心前后的方向调整，对赛车行驶的性能有很大的影响，如果车身重心前移，会增加转向，但会降低转向的灵敏度；如果重心后移，会减少转向，但会增大转向的灵敏度，这里重心的放置要在试验中好好测试。在调试中可以通过调整电路板以及电池的安装来改变重心的位置。,16,结束语,最后感谢指导老师对我们的帮助，没有他们的帮助我们也取不到那么好的成绩！,祝我们智能车在这一届取得更好的成绩！,谢谢,17,