轴距可调电动代步车动力学分析与设计

论文摘要

本文所涉及的电动代步车是一种专为老年人设计的代步工具。在人口日益老龄化的今天,这种电动代步车将具有十分广阔的发展前景。为实现室内和室外两用,提出了老年人电动代步车的轴距可调的构思和发明。针对这种构思和发明,本文对其轴距可调机构进行了设计和详细的动力学分析。本文在介绍了轴距可调电动代步车的整车设计方案的基础上,详细介绍了一种轴距可调机构的设计,包括调节机构的实现方式、电机和减速机构的参数选择与匹配、弹簧刚度和阻尼的确定等重要内容。在完成整车参数化设计的基础上,本文利用ProE软件建立了该轴距可调电动代步车虚拟样机,并在ADAMS计算环境中建立了其刚柔耦合的多体动力学模型。通过对关键部件的柔性化、建立合适的路面模型和轮胎模型等数字模型化过程,本文对上述轴距可调电动代步车进行了数字仿真试验,包括稳态回转试验和随机路面和脉冲路面激励下的平顺性试验等,并进一步对其轴距可调机构(亦即后悬架总成)进行运动学和动力学仿真分析,观察其中的蜗轮蜗杆机构的动态应力分布,以为设计提供参考验证。本文在上述设计和分析的基础上,进行了实际样机的制作,进一步进行了样机的平顺性实验。通过选取两种以上不同的后悬架总成的弹簧刚度和硅油阻尼粘度,进行了对比分析和试验,并进行了总结。上述设计、分析、试验研究达到了预期的研究目标,并取得了初步效果,这为今后轴距可调电动代步车的的产品化打下了很好的基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 论文研究的背景
• 1.2 论文研究的意义及国内外现状
• 1.3 论文研究的主要内容和方法
• 2 轴距可调电动代步车的设计
• 2.1 轴距可调电动代步车的构思和发明
• 2.1.1 构思背景
• 2.1.2 轴距可调结构方案
• 2.2 轴距可调电动代步车总体结构布置与转向方式
• 2.3 轴距可调后悬架总成的结构设计
• 2.3.1 总成的结构设计
• 2.3.2 电机的参数设计与匹配
• 2.3.3 蜗轮蜗杆减速器的参数设计与匹配
• 2.3.4 螺旋弹簧与硅油减振的参数设计与匹配
• 2.4 座椅升降机构的参数化设计
• 2.5 虚拟样机模型
• 2.6 本章小结
• 3 刚柔耦合多体动力学模型的建立
• 3.1 ProE与ADAMS模型转换分析
• 3.2 车架部件的柔性化模型
• 3.2.1 柔性化概述
• 3.2.2 ANSYS柔性化模型建立方法
• 3.2.3 车架的柔性化
• 3.3 路面谱的建立
• 3.3.1 随机路面
• 3.3.2 脉冲路面
• 3.4 轮胎模型的建立
• 3.5 人体-座椅模型的建立
• 3.6 本章小结
• 4 ADAMS动力学仿真分析
• 4.1 多体动力学及 ADAMS概述
• 4.2 操纵稳定性仿真分析
• 4.2.1 稳态回转仿真试验
• 4.2.2 制动性能仿真试验
• 4.2.3 爬坡性能仿真试验
• 4.2.4 加速性能仿真试验
• 4.3 平顺性仿真分析
• 4.3.1 平顺性的评价方法
• 4.3.2 随机路面仿真试验
• 4.3.3 脉冲路面仿真试验
• 4.4 本章小结
• 5 电动代步车后悬参数设计与试验分析
• 5.1 电动代步车后悬刚度和阻尼的设计与计算
• 5.1.1 电动代步车后悬架刚度结构与计算
• 5.1.2 电动代步车后悬架减振结构与阻尼计算
• 5.2 电动代步车后悬 ADAMS仿真分析比较
• 5.2.1 后悬参数仿真分析比较
• 5.2.2 轴距调整前后仿真分析比较
• 5.3 电动代步车后悬参数试验分析
• 5.3.1 试验仪器及方法
• 5.3.2 试验数据处理
• 5.4 电动代步车后悬参数设计与试验总结
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录