飞思卡尔智能车底盘调整 - 图文

第三届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告

A型车

1、作用：提高智能车的加速性能、降低智能车的重心、增加车的刚度 做法：

合理的底盘刚度和底盘高度调节会提高智能车的加速性能。智能车的重心应该越低越好，降低地盘时实现重心下降的较为直接的方式。应注意到底盘高度的调节是将智能车的其他性能提高以后间接的帮助加速性能提高。但由于新赛道中加入了窄道，从宽道到窄道的连接处，有一5mm 厚的凸起部分，为了能够安全的通过，并不使地盘受到不必要的磨损和震荡，因此地盘距离地面高度不能低于5mm。降低底盘的方式可以通过增加前轮的垫片和换用后轮高位安装卡片来实现。本次比赛组委会提供的智能车模型中，将四轮悬挂机构简化为一根连接车体前部与后部的悬架弹簧。在实际运用中可以通过增加垫片的办法将底盘刚度调整的更紧，从而使得智能车前后连接更加稳定，提高传动效率。其次由于赛道是平整的，因此可以把小车上的减震弹簧去掉以增加车的刚度。

舵机的安装

去年我们测试了加长舵机臂的效果，加长舵机臂对提高舵机的响应确实有一定的效果，但是车身转动的惯性限制了车的转向。而舵机臂加长会降低舵机定位的精度、提高重心、造成舵机损坏等。所以今年我们放弃了加长舵机臂，将舵机从车头移到车的中心，直接安装在车的底盘上。这样既可以降低车的重心，又可以降低车的转动惯量。同时两边使用相同长度的舵机臂，保证转向的一致性。舵机臂则自制了铝件以增强舵机臂的强度。连杆安装角度和前束可以改变前轮转向的几何关系。汽车方面的书籍中会有提到“阿克曼转角”。不过我们所使用的车模空程比较大，轮胎比较软，与理论值相差较大，所以没有刻意调校。

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图1 舵机

底盘高度

一般来说，底盘的高度越低，车的转向性能越好，行驶稳定性越佳。前高后低的布置会比较有利于转向。所以我们将前后底盘的高度都降低到5mm左右。同时在车头加装专用的防撞海绵，在车模撞击赛道和墙壁是能够很好地起到缓冲作用。

图2 侧面

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底盘的调整

我们把车的后轮底盘放低（在新车模的基础上），从而降低整车的重心，防止车翻倒。而车头的底盘高度不变，这是为了使车能顺利的上坡而不至于由于底盘过底使底盘擦到赛道。

后悬挂减震系统

(1)后悬挂纵向减震系统：

本组将纵向悬挂前端固定底座后移，可以增加纵向减震弹簧的预紧度，提高了底盘的纵向刚度。

(2)后悬挂横向减震系统：

本组因考虑到赛道在横向上并无斜度，所以决定将横向减震零件A改装后固定死于底盘上，使底盘横向上很难震动，增强了小车行驶的稳定性。

例：（某摄像头组）车体机械建模

此次比赛选用的赛车采用 1/10 的Matiz 仿真赛车。赛车机械结构只使用竞赛提供赛车的底盘部分及转向和驱动部分。控制采用前轮转向，后轮驱动方案。具体赛车数据如下：车长： 316mm 车宽： 172mm 。如图3.1 所示：其中虚线部分为轮胎，A 点为右轮的转动轴点，同理，对应左侧相应位置。

图 3-1 底盘结构图

B型车

车模底盘参数优化和前轮参数优化等调整可以保证车体在机械结构方面具有良好的性能，使其拥有较强的执行能力，其重要性丝毫不亚于良好的控制策略，保证被控对象的轻便与灵活同样有利于提高控制效果。

由于B型车模的自身特点，车模底盘可利用空间很小，硬件组成员改进了电路板形状，使电路板和汽车模型底盘形成了完美契合。

合理的底盘刚度和底盘高度调节会提高智能汽车的加速性能。智能汽车的重心应该越低越好，降低地盘时实现重心下降的较为直接的方式。应注意到底盘高度的调节是将智能汽车的其他性能提高以后间接的帮助加速性能提高。为适应各种不同的桥面，我们采用底盘高度可调的连接方式，能够在现场调试过程中针对不同情况进行调节。本次比赛组委会提供的智能汽车模型中，我们将前后的减震器全部拿去，并对底盘进行了相应的加固，从而使得智能汽车前后连接更加稳定，提高传动效率。

智能汽车前轮定位的调整 主销后倾角

主销后倾角是指在纵向平面内主销轴线与地面垂直线之间的夹角。它在车辆转弯时会产生与车轮偏转方向相反的回正力矩，使车轮自动恢复到原来的中间位置上。所以，主销后倾角越大，车速越高，前轮自动回正的能力就越强，但是过大的回正力矩会使车辆转向沉重。通常主销后倾角值设定在 1°到 3°。模型车主销后倾由前齿轮箱底面与底盘间角度调整的，由于竞赛所用的转向舵机力矩不大，过大的主销后倾角会使转向变得沉重，转弯反应迟滞，所以设置为 0°，以便增加其转向的灵活性。

车轮外倾角

前轮外倾角是指通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹角，对汽车的转向性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。在汽车的横向平面内，轮胎呈“八”字型时称为“负外倾”，而呈现“V”字形张开时称为正外倾。如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联接件损坏。所以事先将车轮校偏一个正外倾角度，一般这个角度约在 1°左右，以减少承载轴承负荷，增加零件使用寿命，提高汽车的安全性能。模型车提供了专门的外倾角调整配件，近似调节其外倾角。由于竞赛中模型主要用于竞速，所以要求尽量减轻重量，其底盘和前桥上承受的载荷不大，所以外倾角调整为 0°即可，并且要与前轮前束匹配。

舵机的安装

舵机的反应速度快慢是小车快速运行的关键，将舵机架高，增长了力臂，小车反应更加灵活，但同时阻力也增大，力的作用减小。因此，本设计根据舵机性能和实际情况确定高度，将舵机倒放在小车的前部，增加了小车底盘空间，易于安放电路板，降低重心。将舵机固定在离底盘5cm处。同时我们利用手头现有的各种材料制作了一个小巧坚固的舵机支架，尽量减少了整车的重量。以便赛车提速。

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