礦用重載車(chē)輛電子差速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)論文情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展到現(xiàn)在，它的結(jié)構(gòu)主要有兩種，一種是將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)換成電動(dòng)機(jī)，這種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)車(chē)用傳統(tǒng)的機(jī)械差速器就可以轉(zhuǎn)向；另一種結(jié)構(gòu)是汽車(chē)的每一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都安裝一個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，相互之間沒(méi)有機(jī)械連接，所以就需要通過(guò)電控的方式 進(jìn)行控制，即要研究的電子差速控制系統(tǒng)。礦用電動(dòng)車(chē)進(jìn)入廠礦、企業(yè)、社區(qū)等，減少了污染物的排放，節(jié)約了企業(yè)、廠礦、社區(qū)等的運(yùn)營(yíng)成本，而且礦用電動(dòng)車(chē)輛較大程度地降低了廠礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。然而，礦用電動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)向依靠電子差速器完成，電子差速器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)礦用電動(dòng)車(chē)的穩(wěn)定性具有重要的意義。我們可以從以下兩方面看到它的發(fā)展： 1. 國(guó)外電動(dòng)車(chē)及電子差速器的發(fā)展現(xiàn)狀 1873年，英國(guó)人Robert Davidson研制了可供使用的電動(dòng)汽車(chē)。20世紀(jì)初，奔馳公司推行了第一輛輪毅電動(dòng)車(chē)，但是因?yàn)樵孰娨淮涡旭偫锍滩荒苓_(dá)到要求，就銷(xiāo)聲匿跡了。在二十世紀(jì)七十年代，因?yàn)榭捎玫哪茉丛絹?lái)越少和環(huán)境被污染的越來(lái)越嚴(yán)重，各個(gè)國(guó)家又開(kāi)始重視電動(dòng)汽車(chē)的研究。 電子差速的基礎(chǔ)是電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代末，德國(guó)Kasselmann等試圖將轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向車(chē)輪之間通過(guò)導(dǎo)線連接(即電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng))但由于當(dāng)時(shí)電子和控制技術(shù)的制約，電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直無(wú)法在實(shí)車(chē)上實(shí)現(xiàn)。 1990年Benz Company著手研發(fā)前輪利用電控轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)，并將這個(gè)系統(tǒng)用在400 Carving上。其他汽車(chē)廠家也在深入研究這種系統(tǒng)，現(xiàn)在有些汽車(chē)公司研發(fā)出了利用電控轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)，有些國(guó)外有名汽車(chē)公司已經(jīng)在概念車(chē)上采用了此系統(tǒng)。 美國(guó)的Delphi開(kāi)發(fā)了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。2002年11月在德國(guó)慕尼黑舉行的TTA組織的論壇上，展出了Audis8的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，道路識(shí)別系統(tǒng)將路線軌跡的信息通過(guò)TTP總線傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)控制汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沿著道路行駛，駕駛員可以隨時(shí)對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行糾正。Hypercar, BMW, Daimler Chrysler等公司把轉(zhuǎn)向盤(pán)去掉，而在駕駛員身邊放置一個(gè)操縱桿(即Side Stick Steer By Wire )，并在他們的概念車(chē)上進(jìn)行試驗(yàn)。這樣電子差速的優(yōu)勢(shì)就更能表現(xiàn)，既提高了安全性又降低了成本。 2. 國(guó)內(nèi)電動(dòng)車(chē)及電子差速器的發(fā)展現(xiàn)狀 九五期間，科技部將電動(dòng)汽車(chē)列入國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目，投入近1億元。而2001年在十五國(guó)家863計(jì)劃中，特別設(shè)立電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)，投入近9億元。隨著國(guó)家十五計(jì)劃“863”電動(dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項(xiàng)的正式啟動(dòng)，全國(guó)各地也掀起了一股研制和開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)的熱潮。 沈勇等提出了一種基于線性Ackerman轉(zhuǎn)向模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的復(fù)合模型，用于 對(duì)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)的各車(chē)輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，其模型參數(shù)可以用實(shí)際整車(chē)數(shù)據(jù)來(lái)直接 整定。該控制方法利用Ackerman轉(zhuǎn)向模型輸出各車(chē)輪速度間的線形關(guān)系，而采用神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)方法來(lái)彌補(bǔ)行駛時(shí)車(chē)輪速度的實(shí)際差異，以補(bǔ)償汽車(chē)的非線性特性，從而達(dá)到了簡(jiǎn) 化控制系統(tǒng)的目的，并在中低速行駛時(shí)使差速問(wèn)題得到一定解決。 浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院對(duì)于兩輪驅(qū)動(dòng)輪毅電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的研 究:輪毅電機(jī)控制系統(tǒng)、電子差速的控制系統(tǒng)；提出了基于車(chē)輪與地面附著系數(shù)為控對(duì) 象的新型電子差速控制方案，減少了車(chē)輛發(fā)生滑轉(zhuǎn)的可能性;利用處理芯片DSP2407的 兩個(gè)時(shí)間管理器實(shí)現(xiàn)電子差速驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)?？紤]轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)輪的垂直載荷的變化，以使 兩驅(qū)動(dòng)輪的附著率相等為目標(biāo)，并以此為依據(jù)分配兩輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而使得車(chē)輛發(fā)生 滑轉(zhuǎn)的可能性減到最小，考慮風(fēng)阻力和輪胎側(cè)向力的作用等多種因素，在給定總功率輸 出下，對(duì)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了仿真，得出結(jié)論：在轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角都較大時(shí)，轉(zhuǎn)矩分配比 例變化較大，此時(shí)車(chē)體運(yùn)動(dòng)的離心力產(chǎn)生的側(cè)翻力矩起了決定性的作用。但是，后輪驅(qū) 動(dòng)方式在車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)驅(qū)動(dòng)效率較低，新型的四個(gè)輪邊電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電子差速控 制較兩輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜度高，驅(qū)動(dòng)方式靈活多變，驅(qū)動(dòng)效率高。 同濟(jì)大學(xué)的《四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)》中提出的電子差速控制系統(tǒng)，能使車(chē)輪 在行駛過(guò)程中與地面作純滾動(dòng)，避免車(chē)輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)和滑移，減小車(chē)輪與地面之間的摩擦， 這樣可以使輪胎使用時(shí)間更長(zhǎng)，同濟(jì)大學(xué)的春暉系列的3號(hào)就使用了電子差速轉(zhuǎn)向的方 案。 根據(jù)汽車(chē)?yán)碚摽芍?，汽?chē)在轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，內(nèi)、外側(cè)車(chē)輪在相同的時(shí)間內(nèi)所行駛的路 程不同，內(nèi)側(cè)車(chē)輪行駛的路程要小于外側(cè)車(chē)輪行駛的路程。在直線行駛時(shí)，也會(huì)由于內(nèi)、 外兩側(cè)車(chē)輪制造誤差，輪胎及路面狀況等情況的不同，而使內(nèi)、外兩側(cè)車(chē)輪行駛的路程 不等。使用同一電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩側(cè)車(chē)輪，兩側(cè)車(chē)輪得到相同的轉(zhuǎn)速，如果兩側(cè)車(chē)輪行駛的路 程不等時(shí)，會(huì)使所走路程大的一側(cè)車(chē)輪滑轉(zhuǎn)或滑移，造成輪胎的磨損，甚至發(fā)生事故。 但雙輪毅電機(jī)驅(qū)動(dòng)或多輪毅電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)不能再采用傳統(tǒng)的機(jī)械差速器，來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的順利轉(zhuǎn)彎。因此，研究電子差速器也成為礦用電動(dòng)汽車(chē)重要的研究項(xiàng)目。 電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展主要是電子差速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在當(dāng)代社會(huì)提倡建設(shè)節(jié)約，低碳，環(huán)保型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展環(huán)境下，電動(dòng)車(chē)能夠使廠礦企業(yè)節(jié)約企業(yè)成本，保護(hù)環(huán)境，具有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)雙重效益，而電子差速系統(tǒng)則在其中扮演了重要的角色。 參考文獻(xiàn)： [1] 施蘿菲.電動(dòng)汽車(chē):走進(jìn)汽車(chē)新時(shí)代[J].汽車(chē)工業(yè)研究，2010，(03): 25-27. 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Conference Publications, 7-9 Sept. 2005: 638-645. 畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 目前，隨著我國(guó)節(jié)能減排任務(wù)的不斷加重，礦用電動(dòng)車(chē)輛已經(jīng)成為我國(guó)乃至世界研發(fā)工作的重點(diǎn)。礦用電動(dòng)車(chē)輛的轉(zhuǎn)向依靠電子差速器完成，對(duì)其的電子差速系統(tǒng)設(shè)計(jì)決定了車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)的穩(wěn)定性，由于車(chē)輛轉(zhuǎn)向方式和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的差異，電子差速器也面臨更多的挑戰(zhàn)。 為了降低能源消耗與減小環(huán)境污染，新能源電動(dòng)汽車(chē)已成為未來(lái)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外各大汽車(chē)生產(chǎn)廠商與科研院所紛紛投入大量的人力、物力、財(cái)力來(lái)研究、制造電動(dòng)汽車(chē)及其相關(guān)的零部件。目前輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)汽車(chē)以其簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，較高的驅(qū)動(dòng)效率，低廉的成本等諸多優(yōu)點(diǎn)已成為研究的熱點(diǎn)。但輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)汽車(chē)不能采用傳統(tǒng)的機(jī)械差速器，來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的順利轉(zhuǎn)彎。而電子差速器則可以解決這一問(wèn)題。 本文分析了機(jī)械差速器的結(jié)構(gòu)及力學(xué)原理，利用機(jī)械差速器“差速不差力”的“自適應(yīng)”原理，設(shè)計(jì)電子差速系統(tǒng)的控制方案；分析了無(wú)刷直流輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，建立了無(wú)刷直流輪轂電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)分析各參數(shù)之間的關(guān)系，結(jié)合無(wú)刷直流輪轂電機(jī)速度控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了電子差速系統(tǒng)的速度控制方案。同時(shí)，文章完成了電子差速系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件的設(shè)計(jì)、CAN 通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)。最后利用仿真軟件仿真軟件，對(duì)電子差速系統(tǒng)進(jìn)行了模擬仿真分析。通過(guò)仿真表明，電子差速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，差速效果良好。 電子差速器的設(shè)計(jì)，解決了輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向問(wèn)題。相比于傳統(tǒng)的機(jī)械差速器，電子差速器避免了復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，大大簡(jiǎn)化了電動(dòng)汽車(chē)的底盤(pán)空間。另外，相比于其它的電子差速器，此電子差速器避免考慮路面及轉(zhuǎn)向角度的問(wèn)題，簡(jiǎn)化了控制計(jì)算方法，提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使車(chē)輛具有更佳的轉(zhuǎn)彎性能和控制響應(yīng)。 附件：參考文獻(xiàn)注釋格式 學(xué)術(shù)期刊 作者﹒論文題目﹒期刊名稱(chēng)，出版年份，卷(期)：頁(yè)次 如果作者的人數(shù)多于3人，則寫(xiě)前三位作者的名字后面加“等”，作者之間以逗號(hào)隔開(kāi)。例如： [1] 李峰，胡征，景蘇等. 納米粒子的控制生長(zhǎng)和自組裝研究進(jìn)展. 無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)， 2001, 17(3): 315~324 [2] J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:5～7 學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 作者﹒論文題目﹒文集編者姓名﹒學(xué)術(shù)會(huì)議文集名稱(chēng)，出版地：出版者，出版年份：頁(yè)次 例如： [3] 司宗國(guó)，謝去病，王群﹒重子湮沒(méi)快度關(guān)聯(lián)的研究﹒見(jiàn)趙維勤，高崇壽編﹒第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會(huì)文集，北京：中國(guó)高等科學(xué)技術(shù)中心，1996：105 圖書(shū) 著者﹒書(shū)名﹒版本﹒出版地：出版者，出版年﹒頁(yè)次 如果該書(shū)是第一版則可以略去版次。 例如： [4]韓其智，孫洪洲﹒群論﹒北京：北京大學(xué)出版社，1987﹒101 預(yù)印本 作者﹒論文題目﹒預(yù)印本編號(hào)（出版年份） 例如： [5]Xiaofeng Guo and Jianwei Qiu﹒The leading power corrections to the structure functions﹒hep—ph/9810548(1998) 學(xué)位論文 作者﹒論文題目﹒學(xué)士(或碩士、博士)學(xué)位論文. 出版地：出版者，出版年份 例如： [6] 陳異. 納米粒子形貌控制研究. 碩士學(xué)位論文. 北京：中國(guó)科學(xué)院, 2002 電子文獻(xiàn) 主要責(zé)任者. 電子文獻(xiàn)題名﹒電子文獻(xiàn)的出處或可獲地址. 發(fā)表或更新日期 例如： [7] 王明亮. 關(guān)于中國(guó)學(xué)術(shù)期刊標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)工程的進(jìn)展. http://www.caycd.edu.cn/pub/wml.txt/980810-2.html, 1998-08-16 專(zhuān)利 專(zhuān)利所有者. 專(zhuān)利名稱(chēng). 專(zhuān)利國(guó)別：專(zhuān)利號(hào)，日期. 例如： [8] 姜錫洲.一種溫?zé)嵬夥笏幹苽浞桨? 中國(guó)專(zhuān)利：881056073，1989-07-26. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 張文斌同學(xué)本學(xué)期的課題是“礦用重載車(chē)輛電子差速系統(tǒng)設(shè)計(jì)”所要求的任務(wù)符合教學(xué)要求，課題具有一定的實(shí)際意義。 自開(kāi)學(xué)以來(lái)，張文斌同學(xué)能參加指導(dǎo)教師和個(gè)別輔導(dǎo)，該同學(xué)具備了完成“礦用重載車(chē)輛電子差速系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的基本知識(shí)，有完成本學(xué)期課題所要求的各項(xiàng)任務(wù)。 指導(dǎo)教師： 2016年 3 月 22 日 所在系審查意見(jiàn)：同意開(kāi)題 系主任： 2016年 3 月 22 日