多功能越障车

1、主讲人：朱亚飞主讲人：朱亚飞 摘要： 随着科技的发展,汽车以其机动、灵活、适应性强等特点已成为主流的交通运输工具。其中越野车凭借其较强的越野性能深受人们的欢迎。但当前的越野车仍存在一些缺陷，不能满足人们的需求。本作品的设计制作满足了人们对越野车高越野性的需求。 本作品是一款在适应能力、越野越障能力等方面都有很大提升的新型越野越障车。多功能越野越障车由行星轮驱动系统和主轴驱动系统两套驱动系统组成，这两套系统可同时提供动力，提高车的越野越障性能；可调偏心越障轮能使越障车通过较高的障碍物；本作品的“腰部”可旋转车架，提高了车身越障时的稳定性。基于上述优点，多功能越野越障车可应用于外出旅游、长途科考、

2、极速比赛、平时用车出行等方面，有很大的市场前景。作品设计目的 现今社会汽车已经成为主流交通工具，汽车性能的改善提高对人们的出行生活有很大的影响。本项目的设计开发是为了提高越野车的性能，它的开发研究将对汽车行业未来的发展有很大的影响。 一般的越野车在其遇到尺寸较大的障碍或较深的泥坑时可能就束手无策，只能绕行或掉头了。我们设计制作了一种新型越野车，在不影响其原有的速度快、稳定性能好等优点的情况下解决上述问题，让汽车更好得成为人类的交通代步工具。作品介绍 本作品越障轮为可调偏心轮，车架采用“腰部”可旋转车架，提高车的稳定性；智能化调节车底盘高度，使整车实现高速稳定低速越野功能；采用双动力驱动系统，有

3、效增强车的通过能力。车身整体结构 可调偏心越障轮 车轮对于车辆尤为重要，不同型号、不同用途的车配备有不同型号的轮子。而轮子的制式也千差万别。本作品就独创性的设计使用了结合偏心轮机构与行星轮系的可调偏心越障车轮。车轮的设计及构造如下图所示： 可调偏心轮设计 一般的越野车辆的底盘较其他车辆高的多，这为其越野性能提供保障，当在路况较差的地方越野车能发挥优良的越野性能。但其遇到尺寸较大的障碍或较深的泥坑时可能就束手无策，只能绕行或掉头了，很大程度上影响了越野车的通过能力 。 可调偏心轮机构就是为克服这一问题而设计的。其结构如下图所示：工作过程 当越障车遇到较大障碍时可调偏心轮机构开始工作： 步骤一：步

4、进电机启动； 步骤二：步进电机带动丝杠旋转； 步骤三：丝杠带动滑块沿导杆滑动； 步骤四：滑块的滑动带动主轴升降。 示意图如下： 滑块的升降带动着主轴高度的改变，可以实现“偏心轮”越障。行星越障轮 该轮采用行星轮系差动传动系统，具有结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、传递功率范围及传动范围大、运行噪声小、效率高及寿命长等优点。 行星轮系与定轴轮系的根本区别在于行星轮系中具有转动的行星架，从而使得行星轮系既有自转 ，又有公转。这为 我们越野越障车的 传动提供了足够的 发展空间。 基于本越障车独特的驱动方式，我们对一般概念的行星轮传动系统进行了改进，分为如下两种： 改进方式一： 如上图所示布局，

5、1、配位啮合齿轮与支撑轴通过普通轴承连接； 2、轮毂与支撑轴之间通过单向轴承连接； 3、驱动电机与驱动齿轮也通过单向轴承连接，并且两个单向轴承转向相同。 由于单向轴承的独特的单向驱动特性，使得轴承内圈与外圈只能沿一个方向滑动而另一个方向卡死。因此轮毂中心单向轴承的布局方式决定了外轮圈只可以绕支撑轴正向转动。 所以当驱动电机正向转动时，电机驱动轴可带动驱动齿轮正向运转，驱动齿轮可带动内齿轮正向转动，外轮圈可以绕中心轴转动。 但当驱动电机反向转动时，由于单向轴承的作用，电机驱动轴将带动单向轴承内圈绕单向轴承外圈转动，无法带动驱动齿轮运转。外轮圈相对中心轴静止。 改进方式二： 1、配位啮合齿轮与支撑

6、轴通过普通轴承连接； 2、轮毂与支撑轴之间通过单向轴承连接； 3、驱动电机与驱动齿轮紧配合链接。 当驱动电机正向转动时，电机驱可带动驱动齿轮正向运转，驱动齿轮可带动内齿轮正向转动，外轮圈可以绕中心轴转动。 当驱动电机反向转动时，驱动齿轮被反向驱动，并驱动内齿圈反向旋转。此时轮毂中心单向轴承处于“卡死”状态，外轮圈将带动支撑轴反向转动。悬架系统 本车前后车身均采用空气弹簧非独立悬架系统。汽车在行驶时由于载荷和路面的变化，要求悬架刚度随着变化。当空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低，会出现撞击缓冲块的情况。因而对于不同类型汽车提出不同的要求，矿山及大型客车要求 其空车与满载时的车身高度变化不大

7、；对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高车速行驶；在坏路上提高车身，可以增大通过能力。因而要求车身高度随使用要求可以调节。空气弹簧非独立悬架可以满足要求。旋转车架 可调底盘 车轮与车架之间由一个滑道连接，可通过调节滑块的高度来调节越障车底盘的高度。驱动设计、传动设计 驱动方面，该车采用两套独立驱动装置。驱动方面既可以由主轴做驱动带动轮子转动，也可以由行星轮系的驱动电机提供动力输出带动 轮子前行。 四个轮子独立靠行 星轮驱动如下图： 主轴靠链式驱动如下图：传动方面行星轮系的驱动电机分别通过单向轴承与驱动齿轮连接或直接与驱动齿轮连接，轮毂也通过单向轴承与主轴连接，且这两个单向轴承旋向相同。当驱动电

8、机正向驱动时将驱动轮子绕主轴正向转动。 前左、右后轮驱动电机通过单向轴承与驱动齿轮连接，前右、左后轮驱动电机直接与驱动齿轮连接。当前左、右后轮驱动电机正向转动时将带动轮子正向转动；当驱动电机反向转动时，电机与驱动齿轮间无硬性摩擦电机主轴在该处打滑，电机将不能带动驱动齿轮转动，从而无法带动轮子反向转动。当前右、左后轮驱动电机正向转动时将同样带动轮子正向转动；当驱动电机反向转动时，电机将带动驱动齿轮转动且轮毂中心的单向轴承处于卡死状态，轮子外圈将带动支架一起转动。主轴与驱动轴之间通过链条连接，可绕驱动轴旋转。驱动轴与主电机通过齿轮啮合连接。转向方式 该车独特的结构特性使得其转向机构不能沿用传统越野

9、车的转向系统,因而该车拥有属于自己的独特转向方式。 如上图所示：当该越障车以行星轮单独驱动前进时可以通过调节四个轮子之间的转速来实现差速转弯。当车子需要左转时可以通过降低左侧行星轮驱动的速度，并增加右侧行星轮驱动的速度来达到差速转弯的目的。 当越障车仅以主轴驱动为动力来源时，无法达到差速转弯的要求。但当越障车以联合驱动方式行进时，便可以通过调节四个轮子的独立行星驱动系统的转速再配合上主轴驱动系统的动力输出以行星轮为调节媒介达到差速转向的目的。越障优势分析 一般车辆行驶时轮子动力全部由主轴提供，当车辆遇到障碍物时驱动力矩仅为主轴动力矩。当轮轴径比较大时使得车辆的通过性较差，因而一般公路用轿车不采用大口径轮胎作为驱动轮。但当车辆要考虑到越野性能时就得考虑使用较大口径的轮胎，但随之而来的便是主轴动力输出的增加。所以当车辆越过较大障碍时主轴动力输出对车辆的前行起到了至关重要的作用。但考虑到一般车辆动力输出的局限性，所以一般车辆在遇到障碍物时将非常吃力。其越野性能差强人意。 由于本车在四轮驱动的基础上又增加了行星轮驱动系统，使得该车的动力输出更加强劲，而在越障能力方面更是有明显的优势。 当车辆遇到障碍物时，一般车辆只由驱动轴提供动力。其驱动力矩仅为主轴动力F提供的主轴驱动力矩。而本车在越障时却可以同时由行星轮驱动电机提供动力。不仅如此，由于行星越障轮的独特悬臂结构使得越障