【技术实现步骤摘要】
一种四轮纵横垂向力独立可调的主动转向电动车实验台
[0001]本专利技术属于汽车底盘
，具体涉及一种四轮纵横垂向力独立可调的主动转向电动车实验台。
技术介绍
[0002]汽车底盘的模块化能给其生产、使用、维护带来很大的便利，但传统汽车和传统电动汽车，由于发动机、电动机、制动、转向、悬架等系统的部件较多，结构复杂，形状很不规则，在空间上也存在较大的重合，这使其整车底盘模块化非常困难；随着电动汽车技术的发展，轮毂电机电动车因取消了变速器、离合器、差速器、半轴等传动部件，而提高了整车传动效率，简化了底盘结构，成为新能源汽车发展的重要方向之一，这也为整车底盘模块化设计提供了可能；而在采用了轮毂电机方案后，如果仍采用传统的转向系统、悬架系统，也不能很好的实现底盘模块化，尤其不易实现四轮主动转向功能，为此专利技术人在前期研究的基础上(例如，专利技术专利《一种设有制动装置的轮毂电机驱动轮》(杨坤、高松、李鹏程，等.一种设有制动装置的轮毂电机驱动轮[P].ZLZL201711301996.X)、论文《全电驱动
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制动电动轮设计研究》(陈玉.全电驱动
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制动电动轮设计研究[D].淄博：山东理工大学，2021)))，结合整车电动化、智能化对底盘的需求，对集成分布式主动转向功能的轮毂电机电动车开展研究，发现该构型在实现底盘模块化和提高整车操作稳定性方面具有巨大潜力；但是，我国针对集成分布式主动转向功能轮毂电机电动车的研究，尚处于起步阶段，相关研究手段主要有离线仿真、台架实验和实车实验；由于实车实验
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种四轮纵横垂向力独立可调的主动转向电动车实验台，其特征在于：由目标机、上位机和实验台架组成，上位机和目标机之间通过TCP/IP网络连接；上位机为普通PC机，上位机上装有Matlab/Simulink软件，上位机上有基于Matlab/Simulink软件搭建的驾驶员模型、工况模型、路面模型、车轮转向负载控制模型、车轮转向控制模型、车轮垂直载荷控制模型、左前轮驱动/制动执行器模型、右前轮驱动/制动执行器模型、左后轮驱动/制动执行器模型、右后轮驱动/制动执行器模型、车辆模型和整车纵横垂向耦合控制模型；上位机通过RTW将上述模型编译成实时代码，通过TCP/IP网络将目标实时代码下载到目标机中，并在目标机中实时运行；实验台架包括左前轮台架装置、右前轮台架装置、左后轮台架装置、右后轮台架装置，左前轮台架装置、右前轮台架装置、左后轮台架装置和右后轮台架装置的结构相同，均包括执行器、转向电机控制器、直线电机控制器和负载电机控制器；左前轮执行器、右前轮执行器、左后轮执行器、右后轮执行器均由主动转向执行器、垂直载荷加载装置、安装基座、执行器固定装置、转向负载施加装置组成；主动转向执行器由转向电机、行星齿轮减速机构、转向传动机构、减振机构、转向执行器外壳安装基座组成；转向电机(5)为旋转电机；转向电机轴(89)外端设有电机轴花键(111)，转向电机(5)的安装凸缘上设有4个第一转向电机固定孔(105)；转向电机轴(89)的端部中心位置设有第二支撑板固定孔(110)，支撑板(107)为圆柱体结构，其中心位置设有第一支撑板固定孔(108)，第一支撑板固定孔(108)、第二支撑板固定孔(110)、转向电机轴(89)与支撑板(107)的中心轴线重合；行星齿轮减速机构包括行星齿轮机构上保护盖(6)、齿圈(11)、行星齿轮机构下保护盖(90)、行星架(36)、太阳轮(106)和行星轮(114)；行星齿轮机构上保护盖(6)上均匀设有4个第二转向电机固定孔(112)，1个转向电机轴通孔(113)，4个第一齿圈固定孔(77)；行星齿轮机构上保护盖(6)为圆柱体结构，在其外边缘上对称设有第一转向执行器固定块(74)和第二转向执行器固定块(86)，第一转向执行器固定块(74)上对称设有第九固定孔(73)和第十固定孔(75)，第二转向执行器固定块(86)上对称设有第十一固定孔(87)和第十二固定孔(88)；第十固定孔(75)置于第五固定孔(66)和第六固定孔(68)之间，三者中心轴线重合，固定连接；第九固定孔(73)置于第七固定孔(70)和第八固定孔(71)之间，三者中心轴线重合，固定连接；第十一固定孔(87)置于第三固定孔(58)和第四固定孔(59)之间，三者中心轴线重合，固定连接；第十二固定孔(88)置于第一固定孔(54)和第二固定孔(56)之间，三者中心轴线重合，固定连接；齿圈(11)设有4个第二齿圈固定孔(118)，第二齿圈固定孔(118)与第一齿圈固定孔(77)一一对应；太阳轮(106)中心设有太阳轮内花键(109)，与转向电机轴(89)端部的电机轴花键(111)配合；行星架(36)为圆柱体，其端面上均匀设有3根行星架连接轴(115)、3个第一传动机构固定孔(117)、3个定位凸台(119)；行星架连接轴(115)与定位凸台(119)均为圆柱体结构，行星架连接轴(115)的半径小于定位凸台(119)的半径，二者位置一一对应，且中心轴线相互重合；行星架连接轴(115)与行星轮(114)一一对应，行星轮(114)通过行星轮轴承(116)安装在行星架连接轴(115)上；行星齿轮机构下保护盖(90)为圆环形结构，其端部均匀设有4个位置与第一齿圈固定孔(77)、第二齿圈固定孔(118)一一对应的第三齿圈固定孔(120)；行星齿轮机构下保护盖(90)内圆为斜面结构，上端面的内圆半径小于下端面的内
圆半径；转向传动机构包括转向传动机构上端盖(91)、转向执行器外壳(12)、转向连杆(19)、转向执行器下端盖(29)；转向执行器外壳(12)为圆筒形，上端面上设有第三传动机构固定孔(123)，并固定有转向传动机构上端盖(91)，下端面上设有第一传动槽(124)和第二传动槽(127)，外壁中间位置固定有圆锥滚子轴承定位环(99)；在第一传动槽(124)和第二传动槽(127)中均布置有2个第一定位块固定孔(126)，在转向执行器外壳(12)的下端面上设有4个第一下端盖固定孔(125)；转向执行器外壳(12)的下部内壁上固定有环形的直线轴承定位环(102)；在转向传动机构上端盖(91)上均匀设有4个减振器活塞杆基座固定阶梯孔(122)和3个第二传动机构固定孔(121)，第二传动机构固定孔(121)的位置与第一传动机构固定孔(117)、第三传动机构固定孔(123)一一对应，行星架(36)与转向传动机构上端盖(91)、转向执行器外壳(12)固定连接；车架安装基体由上定位轴套筒(15)、第一固定板(85)、第一圆锥滚子轴承(98)、第二固定板(81)、第二圆锥滚子轴承(100)、下定位轴套筒(16)、第三固定板(104)和第四固定板(78)组成；上定位轴套筒(15)的形状与下定位轴套筒(16)相同，上定位轴套筒(15)和下定位轴套筒(16)均为圆盘形结构，底部中心位置有圆孔，转向执行器外壳(12)从该圆孔中穿过，上定位轴套筒(15)和下定位轴套筒(16)外侧均设有第一固定板安装平面(V3)、第二固定板安装平面(V5)，第一固定板安装平面(V3)和第二固定板安装平面(V5)相互平行，第一固定板安装平面(V3)和第二固定板安装平面(V5)上均设有2个第二固定板安装孔(128)；上定位轴套筒(15)的内部空腔与下定位轴套筒(16)的内部空腔相对安装，二者的定位轴套盘上端面(V2)共平面，相互重合；上定位轴套筒(15)的第一固定板安装平面(V3)和下定位轴套筒(16)的第二固定板安装平面(V5)共平面；上定位轴套筒(15)的第二固定板安装平面(V5)和下定位轴套筒(16)的第一固定板安装平面(V3)共平面；在圆锥滚子轴承定位环(99)的两侧分别装有第一圆锥滚子轴承(98)和第二圆锥滚子轴承(100)，第一圆锥滚子轴承(98)安装于圆锥滚子轴承定位环(99)和上定位轴套筒(15)之间，第二圆锥滚子轴承(100)安装于圆锥滚子轴承定位环(99)和下定位轴套筒(16)之间；第一固定板(85)、第二固定板(81)、第三固定板(104)和第四固定板(78)的形状相同，均为工字形结构，在各固定板前端面(U1)上靠近固定板上端面(U3)侧设有2个第一固定板安装孔(82)；第一固定板(85)上的第一固定板安装孔(82)与上定位轴套筒(15)第二固定板安装平面(V5)上的第二固定板安装孔(128)一一对应，通过螺栓固定连接；第二固定板(81)上的第一固定板安装孔(82)与下定位轴套筒(16)第一固定板安装平面(V3)上的第二固定板安装孔(128)一一对应，通过螺栓固定连接；第三固定板(104)上的第一固定板安装孔(82)与下定位轴套筒(16)第二固定板安装平面(V5)上的第二固定板安装孔(128)一一对应，通过螺栓固定连接；第四固定板(78)上的第一固定板安装孔(82)与上定位轴套筒(15)第一固定板安装平面(V3)上的第二固定板安装孔(128)一一对应，通过螺栓固定连接；第一固定板(85)、第二固定板(81)、第三固定板(104)和第四固定板(78)的固定板下端面(U2)上设有第一固定板连接孔(84)和第二固定板连接孔(83)，第一固定板连接孔(84)位于固定板左内端面(U4)外侧；第二固定板连接孔(83)位于固定板右内端面(U5)外侧；第一固定板(85)的固定板下端面(U2)和第二固定板(81)的固定板下端面(U2)相互重合，第一固定板(85)上的第一固定板连接孔(84)与第二固定板(81)上的第二固定板连接孔(83)中心
轴线相重合，并通过螺栓固定连接；第一固定板(85)上的第二固定板连接孔(83)与第二固定板(81)上的第一固定板连接孔(84)中心轴线相重合，并通过螺栓固定连接；第一固定板(85)和第二固定板(81)固定连接后置于第一执行器下固定槽(60)中；第四固定板(78)的固定板下端面(U2)和第三固定板(104)的固定板下端面(U2)相互重合，第四固定板(78)上的第一固定板连接孔(84)与第三固定板(104)上的第二固定板连接孔(83)中心轴线相重合，并通过螺栓固定连接；第四固定板(78)上的第二固定板连接孔(83)与第三固定板(104)上的第一固定板连接孔(84)中心轴线相重合，并通过螺栓固定连接；第四固定板(78)和第三固定板(104)固定后置于第二执行器下固定槽(72)中；减振机构包括第一弹簧座(92)、活塞杆基座(93)、活塞杆(94)、减振器盖(95)、弹簧(96)、减振器筒(97)和第二弹簧座(101)、直线轴承(103)、第一直线轴承定位块(18)、转向支柱(79)、第二直线轴承定位块(35)和支柱基座(133)；第一弹簧座(92)和第二弹簧座(101)形状相同，均由两个中心轴线重合，但半径不等的圆柱体组成；活塞杆基座(93)、活塞杆(94)和减振器盖(95)均为圆柱体结构；减振器筒(97)为圆筒形结构；第一弹簧座(92)的大径端面上设有4个第一弹簧基座固定孔(129)，其位置与减振器活塞杆基座固定阶梯孔(122)一一对应；第一弹簧座(92)的大径端与转向传动机构上端盖(91)的一端固定连接，第一弹簧座(92)的小径端与活塞杆基座(93)的一个端面固定连接，活塞杆基座(93)的另一个端面与活塞杆(94)固定连接；减振器盖(95)的一个端面与减振器筒(97)一端固定连接，减振器筒(97)的另一端与第二弹簧座(101) 的小径端固定连接；第二弹簧座(101)的大径端面上均匀布置有4个第一转向支柱固定孔(131)；弹簧(96)的内径大于减振器筒(97)的外径，弹簧(96)安装在第一弹簧座(92)和第二弹簧座(101)之间；第一弹簧座(92)、活塞杆基座(93)、活塞杆(94)、减振器盖(95)、弹簧(96)、减振器筒(97)和第二弹簧座(101)的中心轴线重合；转向支柱(79)和支柱基座(133)均为圆柱体结构，转向支柱(79)的上端面与支柱基座(133)的下端面固定连接，转向支柱(79)与支柱基座(133)的中心轴线相互重合；在靠近转向支柱(79)下端面的侧壁上设有4个第一转向连杆固定孔(132)；支柱基座(133)上设有4个均匀分布的第二转向支柱固定孔(134)，其位置与第一转向支柱固定孔(131)一一对应；第二弹簧座(101)的大径端与支柱基座(133)的上端固定连接，二者中心轴线重合；直线轴承(103)上端由直线轴承定位环(102)固定，下端由第一直线轴承定位块(18)和第二直线轴承定位块(35)固定，第一直线轴承定位块(18)和第二直线轴承定位块(35)形状相同，二者均为弧形结构，直线轴承定位块外表面(W2)的曲率半径与转向执行器外壳(12)的内径相同，第一直线轴承定位块(18)和第二直线轴承定位块(35)固定在转向执行器外壳(12)的内壁上，第一直线轴承定位块(18)和第二直线轴承定位块(35)的直线轴承定位块上表面(W1)垂直于直线轴承的中心轴线，直线轴承(103)的中心轴线与减振器筒(97)、转向执行器外壳(12)、转向支柱(79)的中心轴线相重合；转向支柱(79)穿过直线轴承(103)，通过螺栓与转向连杆(19)固定连接；转向连杆(19)为矩形柱状结构，在转向连杆上端面(X3)上，设有转向支柱通孔(136)，转向支柱通孔(136)的中心轴线垂直于转向连杆上端面(X3)，转向连杆前端面(X1)上靠近转向连杆前端面(X1)侧，设有4个第二转向连杆固定孔(137)，4个第二转向连杆固定孔(137)，横向穿过转向支柱通孔(136)，其中心轴线与转向支柱通孔(136)的中心轴线垂直；转向连杆前端面(X1)上靠
近转向连杆前端面(X1)侧，设有第一转向连杆孔(80)；转向连杆(19)穿过第一传动槽(124)通过转向连杆左端面(X4)与负载传动装置相连，转向连杆右端面(X2)置于第二传动槽(127)中；转向执行器下端盖(29)为圆柱体结构，下端盖端面上均匀布置有4个第二下端盖固定孔(138)，其位置与第一下端盖固定孔(125)一一对应，转向执行器下端盖(29)固定到转向执行器外壳(12)的下端面上。2.按照权利要求1所述的一种四轮纵横垂向力独立可调的主动转向电动车实验台，其特征在于：目标机中型号为CPCI4224的CAN通讯卡与左前轮台架装置中的转向电机控制器、直线电机控制器、负载电机控制器，右前轮台架装置中的转向电机控制器、直线电机控制器、负载电机控制器，左后轮台架装置中的转向电机控制器、直线电机控制器、负载电机控制器，右后轮台架装置中的转向电机控制器、直线...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨坤，王杰，高兆桥，常依乐，聂孟稳，初镛坤，郭君，王戈，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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