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1、本科学生毕业论文论文题目：无人驾驶试验车的侧轮支撑机构设计学 院：机电工程学院年 级：专 业：机械设计制造及其自动化姓 名：学 号：指导教师： 2012年 4 月 25 日摘要本课题设计无人驾驶试验车的侧轮支撑机构。无人驾驶试验车是路面材料加速加载装置，整车自重45吨，要在环形跑道内长期连续运行一个月左右，以实验路面材料。无人驾驶试验车的侧轮支撑机构不仅有辅助转向，防止试验车侧翻，提供不足转向离心力的作用，还能减小试验车差速转向时车轮侧向力、减小轮胎磨损。要求在试验车正常运行时提供较小的支撑预紧力，使试验车平稳行驶；在轮胎爆胎、控制系统紊乱、停电等突发情况时提供足够的支撑和缓冲作用了，以保护试
2、验车。为了满足以上要求，保证试验车的可靠性，采用了连杆机构和组合弹簧的设计。连杆机构是支撑架，组合弹簧提供预紧力以及缓冲保护作用。本课题设计在满足要求的前提下，还有结构简单，易于实现，制造成本低等优点。关键词试验车；侧轮；支撑；缓冲Abstract The project is to design the side wheel support structure of unmanned test vehicle. Unmanned test vehicle is pavement material accelerated loading device, which weighing 45 to
3、ns, need to run continuously within loop runway in long-term for about a month to test pavement materials.Unmanned test vehicles side has not only assisted steering wheel support structure, preventing experimental vehicle rollover, providing enough steering effect of the centrifugal force, while sti
4、ll can help the experimental car reducing the differential steering wheel lateral forces ,and avoiding tire wear. When test vehicle running in normal situation, the side wheel provide supporting and preload force of small, and support structure protect test car smooth driving; in the situation of ti
5、re puncturing, control system disordering, power cut and other emergencies, the side wheel support structure provide enough support and buffering to protect the test vehicle. In order to meet the above requirements, ensure the reliability of test vehicle, I use a combination of linkage and spring de
6、signs. Linkage is supporting frames. Protective effects of combination spring provides preload as well as buffering. This designed not only meet the basic requirements, but also have other advantages such as simple structure, easy to implement, low manufacturing costs.Key wordsTest vehicle; Side whe
7、el; Support; Buffer目录摘要IAbstractII前言1第一章 绪论11.1 课题提出的背景和意义11.2 无人驾驶试验车侧轮支撑机构研究现状11.2.1 侧轮支撑机构的研究现状11.2.2 侧轮支撑机构对比分析31.3侧轮支撑机构相关理论概述31.3.1支撑机构原理41.3.2 缓冲保护机构原理41.4本课题的主要研究内容4第二章 总体方案设计62.1支撑机构方案设计62.2缓冲机构方案设计72.3 总体设计思路82.4 本章小结9第三章 支撑机构设计103.1 支撑机构103.1.1 方案选择103.1.2 零部件设计113.1.3 拉伸弹簧设计133.2 本章小结14第
8、四章 缓冲机构设计154.1 缓冲结构的设计154.1.1撞击力的计算154.1.2 零件设计164.2 本章小结21第五章 运动分析225.1 运动分析225.1.1 离心力的计算235.2本章小结23结论24参考文献25第一章 绪论1.1 课题提出的背景和意义我国地域辽阔，为了促进经济发展，需要开发四通八达的交通道路。近几十年，我国经济发展迅速，并实施了西部大开发战略，因此不仅需要修护原有的高等级公路，而且需要新建大量高等级公路。根据节约型社会科学发展需求，降低公路施工与维护成本是首要的。无人驾驶试验车是一种路面材料加速加载设备，可以在模拟实际交通环境下对不同路面材料快速测出路面的破坏情况
9、。通过观察分析路面的破坏情况，检测路面状况和试验参数，进一步分析道路使用寿命、破坏机理，为道路性能指标提供依据 郝培文.足尺加速加载试验设备简介J.公路,1993(1):47-482 潘永强,杨军.国内外足尺加速道路试验研究概况J.公路,2005,25 (6):137-1403 陶毅,李凯.我国公路发展现状和前景分析J.交通期刊,2007，5(8):13-184 张鹏,国兴玉,王旭光,吴清珍,冯晋祥.足尺路面加速加载试验设备技术研究D.山东交通学院学报,2011:41-435 管志光,王旭光,张吉卫.路面加速加载数据采集系统的设计J.筑路机械与施工机械,2011:78-796 李鹏飞.路面材料
10、加速加载自动实验车的研究D.哈尔滨工业大学,2011:247 机械工程手册电机工程手册编辑委员会.机械工程手册(机械设计基础卷) .北京:机械工业出版社,1997:87-898 成大先.机械设计手册(第五版 第四卷).北京:机械工业出版社,2002:52-539 濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社,2005:370-37310 成大先.机械设计手册(第五版 第五卷).北京:机械工业出版社,2002:19-2311 成大先.机械设计手册(第五版 第十一卷).北京:机械工业出版社,2002:37-3912 张国兵,杜晓雷.跨越高速公路桥墩受汽车撞击作用力分析J.公共交通科技,2010
11、,8(12):29313 龚微寒.汽车现代设计制造M.北京:人民交通出版社,1995:2314 崔士斌.基于差速转向技术的电动车造型的研究D.河北工业大学,2006:9-1815Yi F Lan. New Creation Method of Class-A Surface Model of AutobodyJ .SAE Technical PaperJ .2003-01-27(35).16 陈家瑞，马天飞. 汽车构造M. 北京：人民交通出版社，2006：182-183.17 黄天泽，黄金陵. 汽车车身结构与设计M. 北京：机械工业出版社，2008：86-88.18 郭竹亭. 汽车车身设计M.
12、 长春：吉林科学技术出版社，2004：45-49.-2。在的封闭跑道内，无人驾驶试验车在模拟实际交通环境下连续不断行驶一个月，因此侧轮支撑机构是无人驾驶试验车的重要组成部分，它能保证无人驾驶试验车的正常行驶，并且防止各种突发情况下试验车撞坏3。本课题旨在研究无人驾驶试验车侧轮支撑机构。侧轮支撑机构主要实现两个功能：预紧和缓冲保护，从而保证试验正常进行。1.2 无人驾驶试验车侧轮支撑机构研究现状国外的路面材料加速加载试验最早可追溯到1909年在底特律的试验路，发展到目前，一些国家拥有少数的加速加载设备。例如：美国MnRoad 试验路、法国环道LCPC、澳大利亚的ALF、南非重车模拟器（HVS）、
13、BASt脉冲加载设备，以上加速加载设备都是在自然环境下进行实际实验，并且试验数据准确性并不高。目前国内并没有这些设备，完全依靠进口，所以加速加载试验尚处于开始阶段，只在交通部重庆公路科研所、东南大学、交通部公路科研所、长沙理工大学等有研究。综上所述，在国内，路面材料加速加载试验有很大的研究发展空间，并且需要不断改进完善4。1.2.1 侧轮支撑机构研究现状在研究无人驾驶试验车的过程中，试验车辅助支撑机构出现了一些不同的设计，以下是一些主要的设计方案。方案1：采用传感器和识别装置做探测装置。在试验道路中间做标记，通过传感器探测，使其沿着正确的轨道行驶。当试验车偏离轨道时，传感器会有所感应，传送到识
14、别装置，改变试验车行进方向，是试验车重新回到正确轨道。在道路两边的墙上也做相同标记，当试验车离墙面非近时，传感器感应传送给刹车系统，使试验车停止行驶5。案2：该辅助支撑机构由辅助支撑安装板、两根油气式液压减振器和侧向车轮组成，机构通过辅助支撑安装版与试验车车体连接，另一面通过铰链在同一水平线上分别连接两根油气式液压减振器，再由两根油气式液压减振器的另一端通过同一个铰链与侧轮连接如图1-1所示6。 侧向车轮辅助支撑安装板油气式液压减振器 图1-1 辅助支撑机构最后将整个辅助支撑机构分别在试验车车体两侧同一水平线上各安装两个如图1-2所示。图1-2辅助支撑机构装配图1.2.2 侧轮支撑机构对比分析以上两种侧轮支撑机构都能一定程度上实现辅助试验车正常行驶，保障试验正常进行，但是仍然有问题存在。方案1对传感器的选用比较严格，要求传感器灵敏度高，质量好，尽管如此，从传感器感应到试验车做出反应仍然需要一段时间。当发生断电情况时，小车在高速行驶过程中会因为惯性继续高速行驶。由于从感应到试验车反应间隙，小车就可能以很大的冲击力撞向墙面从而损坏。所以方案1能实现试验车在正常情况下安全行驶，但不足以保证试验车在突发情况下不会撞坏。另外由于试验环境完全模拟正常交通情况，不同的环境变换可能会对传感器精度有所影响。在方案2中，油气式液压减振器可以在突发情况下对试验车起缓冲保护作用。但是假
