吉林大学学士学位论文（设计）
图 1-3
理想的高速度旋转运动，应使车身方向与车辆行进方向尽量一致，以抑制多余的自转运动，使前后轮能产充分的旋转向心力。如图C所示，在4WS车中，使后轮同相转向后轮也产生滑动角α，使与前轮的旋转向心力平衡以抑制自转运动。结果，使车身方向与车辆行进方向一致就可期待稳定的旋转。
虽然四轮转向相对于单轴转向有很多优点，但由于电控技术不稳定性，其控制的可靠性很难保证，上个世纪80年代很多日本车采用四轮转向，以便于在日本多山路的路况下得到更好的操控性能。但是，由于可靠性的问题应用的越来又少。现在主动四轮转向多用于大型矿业车辆上和部分越野车上。而被动的四轮转向（即后轮随动转向）在法系车上，比如标志207上一直在使用。
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第2章 设计任务
第二章 设计任务
这项设计是为四轮独立驱动/四轮转向电动汽车设计一种可行的“轮边”机构。这套机构必须完成安装车的动力机构——轮毂电机；车的转向机构——轮边线控转向；同时还必须具有传统轮边机构所具有的减震、行驶等功能。在完成设计后，①电动车必须可以在城市平直路面上以最高80KM/h的速度稳定行驶，可以在10s内加速到最高行驶速度，具有足够可靠的制动性能；②同时机构可以承受必要的侧向力，转向机构可以在高速时可以后轮同向转向，低速时可以反向转向，必要情况下转向机构可以“蟹行”。
为满足以上要求我们制订了如下的整体方案。
图 2-1
这里会出现以下几个新名词:承载下弯梁、承载上弯梁、连接卡块、连接法兰等。这几个词将在下面的说明书中反复的使用。希望第一次接触这些由我自己根据其作用命名的结构能很好的适应。
以上是结构功能设计提出的要求，下面就使用可靠性提出设计要求
作为一款实验平台类产品，使用的可靠性不是在使用过程中体现的，更多地是存放的耐久性，存放的耐久性则更多的是存储条件保养的任务。明确了上面一点，我们
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提出实验平台正常使用可以满足连续工作2500小时的。这一数据的根据是使用时间3年，每天工作2小时，那么我们的工作时间取2500小时是完全能满足的。据此提出轴承类部件的使用寿命为5000小时，轴类旋转受交变载荷的冲击次数为1.8次。
由于是第一代产品，这里对很多影响操纵稳定性的车身整体参数并没有提出很精确地设计要求，也没有现成的参数可以选来适配。整个设计旨在为以后的电控地盘的实现做一个简单可靠的机械平台。简单可靠也是整个设计的主旨。
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第3章 转向机构
第三章 转向机构
3.1 电机的选择.
3.1.1转向系计算载荷的确定
为了保证行驶安全，组成转向系的各零部件应有足够的强度。欲验算转向系零件的强度，需要首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向轴的负荷，路面阻力和轮胎气压等。在传统汽车中为传动转向轮要克服的阻力，包括转向绕主销转动的助力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦助力等。为了准确计算这些力是非常困难的，这能使用足够精确地半经验公式来计算。这些力在平衡状态下又是和地面对转向的阻力矩是平衡的。而其中最大的值就是静止转向阻力矩。下面就计算原地转向阻力矩使用两种方法：
1.根据米奇克教授编写的《汽车动力学》求解
书中并未给出直接的经验公式，而是就静止转向力矩的影响因素给出了比列关系：
其中，为转向轮垂直载荷的1.5倍，为轮胎与路面之间的摩擦系数，p为轮胎的胎压。下面，我们就对以上公式进行更加详细的推理计算。
1)轮胎选用
普利司通165/60 R14 子午线轮胎 则轮胎主要尺寸参数：
胎高H=b30.6=16530.6=99mm 轮毂直径轮胎直径
=14325.4=355.6mm =
+2H=553.6mm
2)轮胎原地转向力矩计算 初选由于
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， g=10
轮独立转向，则每个轮
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==2500N
参考比亚迪F0的轮胎气压标准，取胎压有助于转向的0.3Mpa。 在米克其汽车动力学查得轮胎在垂直方向变形s=10mm 图 3-1
接地点纵向长度L=2=147.46mm
取横向摩擦力系数φ=0.7 则根据微积分力矩计算简化算法得M=2.根据王望予教授编写《汽车设计》计算
在汽车设计那本书中给出了具体的经验公式来求解原地转向阻力矩(
)。
=48.5
计算公式：
式中，f为轮胎和路面间的滑动摩擦因素，一般取0.7；为轮胎气压（MPa）。
车重取1000Kg，且质心在四轮中央，那么
为转向轴负荷（N）;P
=2500N，由于标定车是比亚迪F0，
轮胎胎压选比亚迪F0的参考，夏天0.25 MPa，冬天0.3 MPa。那么静止原地转向力矩在53.358.3
。
至58.3
之间。
根据以上两种算法取其中的较大值作为我们的设计参考，记静止原地转向力矩为
3.1.2 电机的选择
我们的转向驱动系统由伺服电机和蜗轮蜗杆减速机作为动力源。我们选用的是松下A5系列MSMD022S1U伺服电机和类RV50减速机的蜗轮蜗杆减速机作为动力源，下面就这两项的选用和设计进行说明
在传统汽车中我们对汽车转向系提出来如下要求：
1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬间转向中心旋转，任何车轮不应该有侧滑。 2.汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
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