四轮驱动挂车的设计和研究

论文摘要

为提高线路和变电所运行可靠性,电力行业一般对绝缘子定期清扫,以提高绝缘子的闪络电压。为此上海交通大学机器人研究所与兰州供电局合作,由上海交通大学机器人研究所为主研究开发一套220/330kV高压带电清扫机器人,用于绝缘子的清扫。该项目已获得国家863基金资助。随着恐怖犯罪的日益严重,采用爆炸物的恐怖行动也已经屡见不鲜。而且爆炸物的种类和规模也越来越多样。为了更好的适应排爆的需求,上海交通大学提出“多功能反恐排爆集成装备”的概念和初步的设计方法。在上述的两种背景下,开辟了本课题。本课题研究的四轮驱动挂车可以作为“高压带电清扫机器人”和“多功能反恐排爆集成装备”的移动载体和支撑平台。本课题对四轮驱动挂车进行了整体分析和设计。运用层次分析法,从轮式前桥驱动带离合器、轮式前后桥驱动带离合器、履带式三种方案中选择出轮式前后桥驱动带离合器的机械结构最适合本系统。重点介绍了四轮驱动的四大结构系统:车架系统、驱动系统、车身与离合系统、拖架和刹车系统。从单片机,DSP和PLC三种常用的控制方法中选用PLC作为控制策略。介绍了PLC与变频器通讯的方法。并对液压系统的设计进行了描述和分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章：绪论
• 1.1 课题来源、应用背景及意义
• 1.2 课题所要解决的问题和主要研究内容
• 1.3 四轮驱动（4WD）研究与应用
• 1.4 机电系统的特点和开发方法
• 1.5 本论文的章节安排
• 第2章：系统方案的实现
• 2.1 系统方案评价的方法及选用
• 2.2 移动载体的驱动方案选择
• 2.3 机械系统设计
• 2.4 控制系统的设计
• 2.5 液压系统的设计
• 2.6 小结
• 第3章：四轮驱动挂车的运动特征及控制设计
• 3.1 四轮驱动挂车运动学分析
• 3.2 力学分析
• 3.3 控制系统的程序设计
• 3.4 小结
• 第4章：齿轮侧隙对转弯的影响和改善方法
• 4.1 齿轮侧隙的描述
• 4.2 侧隙对系统的静态误差
• 4.3 一次误差消除法
• 4.4 侧隙对系统的动态误差
• 4.5 小结
• 第5章：四轮驱动挂车的平台自动调平实现
• 5.1 四轮驱动挂车的调平方法
• 5.2 高度差补偿法
• 5.3 低点追逐法
• 5.4 虚腿问题
• 5.5 调节量的控制
• 5.6 PLC 的实现策略
• 5.7 压力继电器选择
• 5.8 小结
• 第6章：实验与分析
• 6.1 相关计算
• 6.2 实验
• 6.3 小结
• 第7章：总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 创新点
• 7.3 现存的问题
• 7.4 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间发表论文及专利