兩輪自平衡電動車機械結構設計與有限元分析.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。近年來國內外對兩輪自平衡機器人的控制研究較多,但針對其機械結構的研究卻較少,尤其是對兩輪自平衡電動車的研究更是少之又少。
　　本文總結了國內外相關領域的研究成果,在此基礎上結合車輛設計理論,對兩輪自平衡電動車的機械結構進行了建模和分析。
　　所做的具體工作如下:
　　1)對兩輪自平衡系統(tǒng)進行動力學分析,得到其動態(tài)

2、平衡的必要條件,為后續(xù)設計和分析提供依據(jù)。
　　2)對兩輪自平衡電動車進行結構設計,克服了國內相關專利的缺點。將中速電機和減速器集成在車輪內部,有利于提高電動車動力性能和工作效率;下沉式懸架設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性能的前提下重量卻被限定在一定范圍之內。從設計結果來看,達到了預期的目標。
　　3)運用大型有限元分析軟件ANSYS對車體中的關鍵部件進

3、行力學分析。通過分析發(fā)現(xiàn),所有零部件力學性能均滿足要求,這說明先期設計是比較合理的。部分零部件剛度和強度裕度較大,通過優(yōu)化,使其在保證力學性能的前提下重量大幅下降,實現(xiàn)了輕量化設計目的。
　　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構方案。當車速在某一臨界值以下時,以低速檔運行,以獲得較好的力學性能;當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