兩輪自平衡電動車機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與有限元分析.pdf

1、兩輪自平衡電動車和兩輪自平衡機器人同屬于兩輪自平衡系統(tǒng),只是在性能和安全上,前者提出了更多的較為苛刻的要求。近年來國內(nèi)外對兩輪自平衡機器人的控制研究較多,但針對其機械結(jié)構(gòu)的研究卻較少,尤其是對兩輪自平衡電動車的研究更是少之又少。
　　本文總結(jié)了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究成果,在此基礎(chǔ)上結(jié)合車輛設(shè)計理論,對兩輪自平衡電動車的機械結(jié)構(gòu)進行了建模和分析。
　　所做的具體工作如下:
　　1)對兩輪自平衡系統(tǒng)進行動力學(xué)分析,得到其動態(tài)

2、平衡的必要條件,為后續(xù)設(shè)計和分析提供依據(jù)。
　　2)對兩輪自平衡電動車進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,克服了國內(nèi)相關(guān)專利的缺點。將中速電機和減速器集成在車輪內(nèi)部,有利于提高電動車動力性能和工作效率;下沉式懸架設(shè)計不但使電動車舒適度增加,還可以降低動平衡控制難度;大量使用鋁合金型材作為原材料,使電動車在滿足力學(xué)性能的前提下重量卻被限定在一定范圍之內(nèi)。從設(shè)計結(jié)果來看,達到了預(yù)期的目標(biāo)。
　　3)運用大型有限元分析軟件ANSYS對車體中的關(guān)鍵部件進

3、行力學(xué)分析。通過分析發(fā)現(xiàn),所有零部件力學(xué)性能均滿足要求,這說明先期設(shè)計是比較合理的。部分零部件剛度和強度裕度較大,通過優(yōu)化,使其在保證力學(xué)性能的前提下重量大幅下降,實現(xiàn)了輕量化設(shè)計目的。
　　4)針對輕型電動代步工具起動、爬坡時動力不足的問題,本文以研究兩輪自平衡電動車為契機,提出了一種全新的可自動換檔的結(jié)構(gòu)方案。當(dāng)車速在某一臨界值以下時,以低速檔運行,以獲得較好的力學(xué)性能;當(dāng)車速達到并超過某一值時,自動換入高速檔,以滿足速度要求