自行走底盘控制系统设计

摘要在工业生产中越来越多的自行走底盘起到运输产品的作用。本文通过查阅大量文献对自行走底盘分析和研究，并综合分析国内外的自行走底盘的结构特点。首先对自行走底盘各机构进行整体分析，重点对自行走底盘的前桥PLC控制转向系统与后桥无刷控制器控制驱动系统进行设计与分析，设计出额定运动载重大于50KG、最高速度15km/h、最长工作时间30min、驱动形式为前桥PLC控制转向，后桥驱动的自行走底盘的控制系统。最后通过样机试验，自行走底盘达到预期要求，工作性能稳定。关键词：PLC控制；电动车控制器控制；Pro/E；底盘设计。AbstractInindustrialproduction,moreandmoreself-propelledchassisareusedtotransportproducts.Thisarticleanalyzesandresearchesself-propelledchassisbyconsultingalargenumberofliteratures,andcomprehensivelyanalyzesthestructuralcharacteristicsofself-propelledchassisathomeandabroad.Firstofall,theoverallanalysisoftheself-propelledchassisisanalyzed.ThedesignandanalysisofthefrontaxlePLCcontrolsteeringsystemandtherearaxlebrushlesscontrollercontroldrivesystemoftheself-propelledchassisarefocusedon.h.Thelongestworkingtimeis30min.ThedrivemodeisthecontrolsystemofthefrontaxlePLC-controlledsteeringandtherearaxledrivenself-propelledchassis.Finally,throughtheprototypetest,theself-propelledchassismettheexpectedrequirementsandtheworkingperformancewasstable.Keywords:PLCcontrol;electricvehiclecontrollercontrol;Pro/E;chassisdesign.目录摘要 1Abstract 2第1章绪论 41.1研究背景和意义 41.2国内研究的相关情况 41.2.1国外自行走底盘的发展情况 41.2.2国内自行走底盘的发展情况 51.3选题的目的及意义 6第2章PLC转向系统的设计 72.1自行走底盘 72.2PLC控制系统的参数 72.2.1PLC控制器 72.2.2电源 92.2.3电磁交流接触器 102.3PLC控制系统的连接 122.4PLC控制系统的设计 13本章小结 14第3章电动车控制器系统的设计 153.1电动车控制器的参数 153.1.1电动车控制器 153.1.2无刷电机 163.1.3电源 173.2电动车控制器的连接 183.3电动车控制器系统的设计 19本章小结 20第4章转向系统与控制器系统的安装与调试 214.1转向系统的安装 214.2转向系统的调试 224.3控制器系统的安装 234.4控制器系统的调试 23本章小结 24结论 25致谢 错误!未定义书签。参考文献 错误!未定义书签。附录1 错误!未定义书签。附录2 错误!未定义书签。第1章绪论1.1研究背景和意义本论文主要围绕对自行走底盘前桥转向控制系统和后桥驱动控制系统的设计以及调试展开研究，包括各控制系统设计、加工及优化、底盘系统布置及优化、整车三维建模等工作。主要内容如下：对自行走底盘前桥转向控制系统和后桥驱动控制系统进行总体设计。首先基于自行走底盘的特点，得到自行走底盘的技术参数及性能参数，然后对底盘连接件进行详细的分析，设计前后桥与底盘连接的最优结构，然后通过Pro/E对自行走底盘进行三维建模。通过PLC控制电机对前桥进行控制来实现转向自行走底盘的转向功能，并对加工出来的整车进行调试。本论文是对四轮车底盘设计方案的确定以及控制系统安装进行设计与调试，并为基于PLC对减速电机控制的资料进行理论依据的提供以及实践的证明，同时也对以后从事类似工作具有一定的指导和实践性的意义。1.2国内研究的相关情况1.2.1国外自行走底盘的发展情况美国时代制造公司制作的一款自行走柴油底盘绝缘斗臂车也是采用了履带式底盘，主要用于城市内作业，整机平台最高可达17米，平台承载能力在150KG左右，具有整机体积小、工作空间需求小、机械的承载能力大的特点。自行走柴油底盘绝缘斗臂车如图1-1所示，该自行走柴油底盘绝缘斗臂车主要使用在城市中的高空作业进行使用，因为其使用液压系统进行工作，可以达到水平上升下降的功能，以确保其工作中的稳定性和巨大的承载能力，液压系统能够为平台上升提供平稳速度的缓慢上升，可以保证工人在高空作业情况下的安全，具有双控制面板功能，在高空作业时，上方工作人员可以根据工作高度的需求通过手持遥控面板对作业平台的高度进行按需调整，在发生特殊情况下可以通过下方操作控制面板来对整机进行控制，其地盘设计为履带式底盘，可以进行爬坡和不平整路段进行行进，确保其高空作业的安全性与稳定性。图1-1自行走柴油底盘绝缘斗臂车NefraVehicleTechnology是一家荷兰公司，主要经营建造用于拖车，半拖车和自行走车辆的底盘的一家公司。这家公司已经可以对底盘进行一些更改，从而避免在对框架进行热浸镀锌后进行焊接。他们的产品的优势在于他们采取只能按订单工作，并精确地设计并定制化，他们的客户想要的产品。只要是符合荷兰或者欧洲的技术技术标准，所有产品全都是可以进行定制化生产的。1.2.2国内自行走底盘的发展情况我国湖北鸿炜信设备租赁有限公司位于武汉市，是一家专门提供高空作业设备出租公司，高空作业车主要依托于自行走底盘，其中26米轮胎式高空车使用轮胎式自行走底盘进行行进驱动，为保证行进间的平稳通过集成液压设备于底盘中，保证其进行工作时工作人员的安全，选用直上直下的支架设计节省了大量的空间，为其在狭小的工作环境中也能发挥作用，这种自行走底盘的优点为移动方便快捷、占地面积小，工作平稳。我国松灵机器人有限公司所生产的SCOUT、HUNTER两种是轮胎式，SCOUT的特点是加入了控制核心，可编程设计，标准线控协议，方便投入行业的使用，SCOUT自行走底盘如图1-2所示。HUNTER的特点是采用了汽车前转向的阿克曼构架，达到了运载能力强，维护费用低的效果。机械转向系统，是不借助外在动力，依靠驾驶人员操作的一种装置。而动力转向系统主要由转向助力机构、转向传动机构以及转向散热机构组成。图1-2SCOUT自行走底盘。1.3选题的目的及意义本论文主要围绕对机械底盘控制系统设计以及调试展开研究，包括前桥控制系统的设计及调试、后桥驱动系统的设计及调试、整车控制系统的三维建模等工作。主要为了弥补国内自行走底盘在控制方面所缺失的空白，对行业现有的自行走底盘系统进行优化，补充了自行走底盘在控制方面对于市场标准件的支持，对自行走底盘的前桥控制系统与后桥驱动系统进行分步设计，确保两个系统工作稳定进行总装，并对加工出来的整车进行调试使用，证明轮胎式自行走底盘的可行性。此次论文对四轮车底盘设计方案的确定以及转向控制系统与驱动系统安装进行设计与调试，并为基于PLC对减速电机和基于电动车无刷控制器对无刷电机控制的资料进行理论依据的提供以及实践的证明。第2章PLC转向系统的设计2.1自行走底盘选用轮胎式的自行走底盘为基础，自行走底盘如图2-1所示。底盘轮胎距为500mm、车架为大小为180×35×25由直径为25mm图2-1自行走底盘2.2PLC控制系统的参数2.2.1PLC控制器本文选用艾莫迅AMX-214-2BD23-0XB8作为转向机控制器，艾莫迅PLC如图2-2所示。该PLC网络现有教程较多，易于学习，编程使用V4.0STEP7MicroWINSP9软件即可完成程序的编写。艾莫迅PLC参数如表2-1所示。表2-1艾莫迅PLC参数200系列CPUCPU224XPAC/DC/RLYCPU224XPDC/DC/DC尺寸（长宽高）（mm）140140功耗7W5.5W额定供电电压AC85-265V交流电压DC18-28V直流电压程序存储器36KB36KB数据存储器20KB20KB扩展模块数1-7个1-7个数字量扩展MAX256DI/DOMAX256DI/DO模拟量扩展MAX31AI/16AQMAX31AI/16AQ数据保存时间内部FLASH，永久保持内部FLASH，永久保持计数器总数256个256个定时器总数256个256个电源220VAC电源24VDC电源数据空间10KB10KB通讯口（DB9）2个PPI通信口，RS485电平2个PPI通信口，RS485电平波特率9.6，19.2和187.5kbps9.6，19.2和187.5kbps本机自带数字量输入点数14路输入14路输入本机自带数字量输出点数10路输出10路输出本机自带模拟量输入点数2点2点本机自带模拟量输出点数1点1点接入方式NPN/PNPNPN/PNP输出类型继电器（RLY）晶体管（DC）/晶闸管(DT)数字量输出每点额定电流2A0.75A最长电缆长度500米（屏蔽）500米（屏蔽）脉冲捕捉输入1414高速计数器66图2-2艾莫迅AMX-214-2BD23-0XB8可编程控制器，英文称ProgrammableLogicController，简称PLC[1]。PLC是基于电子计算机编程控制，并且适合在各种工业现场工作的电控制器。它的来源是继电控制装置，但它与继电装置有着很大的区别，继电装置是通过改变电路中的物理过程达到对设备的控制，而可编程控制器主要依靠于运行在存储设备内存中的PLC程序对设备达到控制效果。PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了[2]。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。本论文选用的型号为艾莫迅AMX-214-2BD23-0XB8PLC可以满足性能要求，PLC编程应该在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁、紧凑。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性[3]。该PLC使用220VAC电源进行输入，需要两项用电以及连接地线保证使用安全，在进行程序设计时，首先应明确对象的具体控制要求[4]。由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁、紧凑[5]。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。以位逻辑指令为直流减速控制的主体进行程序设计，可较好的满足上述设计要求[6]。2.2.2电源本论文选用电源型号为洪铭S-250-24，洪铭电源如图2-3所示。输入电压采用220VAC两项交流电源输入，电源为PLC的Input端/Output端提供两项直流24VDC的输入供电，采用PLC控制交流接触器的开合，实现对两项电机的电流正反输入达到电机正/反转的目的。图2-3洪铭S-250-24电源需要两个交流接触器与PLC来控制电源的正负极输入与输出，洪铭S-250-24有两项正极与负极输出满足需求故选用洪铭S-250-24。洪铭电源参数如表2-2所示。表2-2洪铭S-250-24参数型号输出电流输出电压输入电压功率产品规格S-250-2410ADC24VAC110-220V250W200*100*50使用电源前需要220V交流电作为电源，将220VAC电与空气开关相连，保持电路断开后通过空气开关引出L火线与N零线，洪铭S-250-24电源L端使用螺丝刀进行松紧后将空气开关引出的L火线插入洪铭S-250-24电源的L端后使用螺丝刀拧紧，洪铭S-250-24电源的N端使用螺丝刀进行松紧后将空气开关引出的N端插入洪铭S-250-24电源的N端后使用螺丝刀拧紧，将洪铭S-250-24电源地线端进行接地处理以保证设备在正常运作时的安全，电源采用集成双V+双V-（COM）端口，V+接用电器的正极V-（COM）接电源负极，洪铭S-250-24电源可保证两台24VDC设备同时运转，在检查好线路接线准确无误时，闭合空气开关后洪铭S-250-24电源散热风扇正常工作后，使用万用表调到200V档位，对电源的两个V+端与V-（COM）端进行测量电压，确定其输出电压为24VDC后断开空气开关。2.2.3电磁交流接触器电磁交流接触器的控制原理为借助电磁系统机构的线圈得电与失电情况[7]。本文选用的CJX2系列电磁交流接触器（以下电磁交流接触器）适用于交流50Hz或60Hz，最大绝缘电压至660V、最大承受电流至95A的参数完全满足本论文电源电压与电流最大值，电磁交流接触器的型号含义如图2-4所示。电磁交流接触器可用于长距离控制接触器部分的闭合于分断从而达到断开电路以及频繁起动和停止、可以以此来达到控制电机正转反转与启动和停止的两种状态。交流接触器还可组装积木式辅助触头组、空气延时头、机械联锁机构等附件，组成延时接触器、可逆接触器、星三角起动器，并且可以和热继电器直接插接安装组成电磁起动器[8]。电磁交流接触器是电力拖动和自动控制系统中应用最普遍的一种低压控制电器在作为执行元件时，用于接通、分断线路、或频繁的控制电动机等设备运行。由动、静主触头，灭弧罩，动、静铁芯，辅助触头和支架外壳等组成。电磁线圈通电后，使动铁芯在电磁力作用下吸合，直接或使用杠杆传动使动触头与静触头接触，接通电路。电磁线圈断电后，动铁芯在复位弹簧作用下自动返回，俗称释放，触头分开，电路分断[9]，本论文选用交流接触器型号为CJX2-0901。电磁交流接触器如图2-5所示。图2-4电磁交流接触器的型号含义注：3P：三对常开主触头，NO：一对常开辅助触头，NC：一对常闭辅助触头。电磁交流接触器安装方式可用3个螺钉安装外，还兼容有不同规格的安装轨道，便于安装，并且接线简单，本论文使用电磁交流接触器时输入端只需将其中一个电磁交流接触器的L1端接入24VDC正极L2端接入24VDC负极，另一个电磁交流接触器L2端与第一个电磁交流接触器L1端并联，第二个电磁交流接触器L1端与第一个电磁交流接触器L2端并联，输出端两个电磁交流接触器T1端并联、T2端并联，并从其中一个电磁交流接触器T1、T2端分别引出一根红黑线与减速电机正负极相接。确定电路连接无误后将接触控制线进行24VDC的电流输入，确定其接触器因电流输入而闭合，达到控制效果。图2-5电磁交流接触器CJX2-09012.3PLC控制系统的连接通过空气开关输入220VAC电进入洪铭S-250-24转换为24VDC，一项正极输入到两个交流接触器，两个交流接触器正输入端分别对调以正负/负正连接，输出端并联后接出作为输出正/负极红黑导线连接电机，电机采用12V大扭矩减速电机。24VDC电源另一处输出端与开关相接后连接到PLCIO端的1M端，开关的另一端分别接到IO端的I0.0与I0.1端口，PLC输出端的1L接电源的负极Q0.0与Q0.1分别接到交流吸引端，通电后即可控制交流接触器1与交流接触器2的开合，以此来达到改变电流方向使电机进行正转/反转的效果。PLC与洪铭S-250-24分别使用220VAC进行输入。PLC控制系统连接如图2-6所示。图2-6PLC控制系统连接2.4PLC控制系统的设计艾莫迅AMX-214-2BD23-0XB8的PLC兼容使用西门子S7-200系列编程软件进行编程，故使用西门子S7-200系列编程软件对艾莫迅AMX-214-2BD23-0XB8进行编程，其优点是软件支持简体中文版，编程指令简单、易学，通过其程序匹配CPU调用内置指令即可解决大部分复杂的自动化编程需求。西门子S7-200系列编程软件简体中文版可以匹配所有SIMATICS7-200PLC机型的软件编程[10]。可以选择IL、LAD、FBD三种编程语言，西门子S7-200系列编程软件选用版本为V4.0STEP7MicroWINSP9，此版本软件为S7-200CPU系列最新编程软件，同时艾莫迅AMX-214-2BD23-0XB8支持使用此软件进行程序编写。V4.0STEP7MicroWINSP9如图2-7所示。为防止同时输入烧毁电机使用互锁写法：当电机正转时程序使用当I0.0常开时I0.1常闭Q0.0输出，当电机反转时程序使用当I0.1常开时I0.0常闭Q0.1输出，即可达到使电机正转与反转的效果，并且有带有互锁，保证设备工作时不会因为误触是设备烧毁。通过编译确定程序块大小及0个错误后，将PLC通电并将工作模式调制STOP，使用PLC编程电缆将PLC与电脑相连接，选择设置PG/PC接口，PC/PPI确定，波特率选择9.6Kbps，搜索PLC进行程序的下载安装[11]。图2-7V4.0STEP7MicroWINSP9软件界面本章小结本章主要根据对自行走底盘前桥转向系统的控制部分进行分析，选择适合转向系统的控制系统各部件，其中包括PLC控制器、交流接触器、220VAC转24VDC电源、控制开关、连接线材、PLC编程软件和安装底板的选择。并且根据实际情况对部件进行选择对各个部件的工作电压进行匹配，确保程序的稳定性，对主要的PLC问题进行了详细的分析，确保工作时不会产生问题，完成了转向系统的设计及问题的模拟，使用软件对写好的程序进行了模拟运行，确保程序准确无误后将程序下载到PLC内部储存器，便于对后续所产生的问题进行维护与改进。第3章电动车控制器系统的设计3.1电动车控制器的参数3.1.1电动车控制器电动车控制器是通过改变对电机输入的电流来实现加速功能。科幻无刷智能型控制器如图3-1所示。控制器根据车型分不同的功率(也就是控制器外观大小),不同的电压;控制器主要是接受用户的操控指令的。图3-1科幻无刷智能型控制器电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就像是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。电动车就目前来看主要包括电动自行车、电动二轮摩托车、电动三轮车、电动三轮摩托车、电动四轮车、电瓶车等，电动车控制器也因为不同的车型而有不同[12]。电动车控制器内部有管理芯片，写有软件程序，根据不同的需求体验，很方便随时调整，启动力度，启动速度，电子刹车，智能延时，定时休眠，故障修复，效率匹配，降噪调节可以延展的功能会越来越多，使得电动车无刷控制器更趋人性化。电动车控制器原理其实主要为电流控制电路，负责驱动电机转动，并能随时进行调控[13]。主电源48V进去分成两部分电路分别为16V和5V16V至MOS管开关电路5V至MCU由MCU产生PWM信号给6路开关电路即驱动电机工作MCU的其它I/O端口分别设计有电池欠压检测MOS管保护高/低电平刹车ABS刹车手把输入霍尔信号等等根据现有电动车后桥电机以及蓄电池选择科幻无刷智能型控制器12FY486030-010A-0000-500W，其参数为额定电压48-60VDC，无刷智能控制器可以满足后桥的前进、倒退、变速功能，符合设计需求。3.1.2无刷电机选用48V500W无刷电机，48V500W无刷电机如图3-2所示。图3-248V500W无刷电机无刷电机的特点是可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速，具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构，可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载，体积小、重量轻、出力大，转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小，无级调速，调速范围广，过载能力强，软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置，效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%，可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单，耐颠簸震动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长，不产生火花，特别适合爆炸性场所[14]。有防爆型，根据其参数经过计算，可以满足任务书的需求故选用无刷电机，方便使用无刷智能型控制器对其进行控制。3.1.3电源电源使用48VDC6A直流铅酸蓄电池（下称蓄电池），蓄电池如图3-3所示。图3-348V6A直流蓄电池蓄电池与无刷智能控制器和后桥无刷电机进行配合，使用蓄电池作为电源时要防止电源充电高压电路故障/低压电路故障和电路短路。正常使用时蓄电池内必须保留一定的存电电压，否则就会因过放电而损坏。12V蓄电池规定的放电终值电压是10.5V，48V蓄电池需要通过智能无刷控制器限制蓄电池产生过放电效应。蓄电池为4块12V蓄电池串联为48V，其中单块12V的欠压保护10.5V，也就是说为了保护蓄电池，蓄电池的电压应一直保持在42V以上。因此经常需要保持蓄电池的满电状态，对其进行定时充电。蓄电池的放电限定深度最好在50%~70%的时候就需要给蓄电池充电最好，一旦超过80%就属于过度放电，蓄电池在使用的时候需要避免经常性的深度放电现象，同时做到浅放浅充。另一方面对蓄电池进行过充电则会让蓄电池中的电解液过快消耗，并且会产生稀气现象，同样也会损害蓄电池从而缩短电池的寿命，所有在充电时也尽可能防止过充电，保护方法为通过对后桥驱动系统的计算其工作时的功率，通过功率算出蓄电池的最大工作时间，确定其安全工作时间。3.2电动车控制器的连接电动车智能无刷控制器主要有13根控制插头，其中包括电机三相线、电源插头、电机霍尔插头、1：1助力插头三档开关插头、自学习信号线插头、低电平刹车控制插头、防盗接口插头等。其中根据任务书的需求，首先从各种控制线中分离出来需要用到的插头，其中包括电机三相线、电源插头、电机霍尔插头、自学习信号线插头和防盗接口插头，对各个插头进行标记后对插头进行剪断，根据智能无刷控制器接线图标记控制线，处理然后进行剥线处理确保其接触良好，并开始绘制电路接线图为电动车智能无刷控制器进行跳线接线做好准备。首先将电门锁检测线与蓄电池正极相连确保控制器时刻保持解锁状态，方便进行调试，将蓄电池的正极和负极与电动车控制器电源红/黑线相连，将剩余的黄绿蓝线与电机相连，将自学习线进行断开，将转把与电动车智能无刷控制器相连，反转灰色线接在蓄电池负极上，通过抬高后轮对后桥进行空转测试，同时测试变速功能，确定后桥动力系统前进正常后，切换到反转模式，对后桥进行反转测试，并记下接线图，将手把接线通过5相延长线进行延长至合适的长度后对所有进行跳线处理裸露金属导线的部分使用绝缘热缩管进行绝缘处理，防止发生短路情况烧毁电动车智能无刷控制器。电动车智能无刷控制器接线如图3-4所示。图3-4智能无刷控制器接线图3.3电动车控制器系统的设计首先对电动车后桥进行整体的测量和计算，然后使用Pro/E对自行走底盘的整个后桥整体进行三维建模，通过建模Pro/E建模确定其后桥驱动控制系统的摆放，将后桥驱动控制系统与前桥转向控制系统分错开，使其智能无刷控制器在车架右后方，方便与无刷电机进行连接，后桥驱动系统的蓄电池应摆放在无刷电机前方，保证其在行进过程中不会发生摔落和倒伏，防止其短路烧毁无刷电机与智能无刷控制器。通过Pro/E确定出后桥动力系统整体的设计空间。将48V6A直流蓄电池正极/负极分别引线接出，在接线板上使蓄电池与控制器正极/负极红黑线相连，将控制器黄绿蓝线在接线板上与无刷电机引出的黄绿蓝线相接，完成电源-无刷控制器-无刷电机的相连，转把需要单独接在控制器上，转把共5条线分别为红黑黄绿蓝，按照红色线接转把5V红线，黑色接转把黑色地线，绿色接转把信号绿线，蓝色接在控制器负极黑线，黄色接在自学习灰线上，完成对后桥电机的前进、后退、变速功能。后桥动力系统连接如图3-5所示。按照Pro/E分配的设计空间对控制系统进行设计，至此电动车后桥控制系统设计完成。图3-5后桥动力系统连接本章小结本章主要对后桥电机、电源蓄电池、电动车控制器的连接及动力系统的设计方案进行分析。首先通过现有的蓄电池来对控制器及后桥电机进行选配，选配出电机后根据电机的工作电压及其额定功率。通过其参数选择适配的电动车电机的无刷控制器。通过列举了智能无刷控制器的连接示意图，并正确的使所需功能线缆的连接等；然后根据现有的电动车底盘为轮式底盘对其进行测量与计算后使用Pro/E的三维建模确定后桥的设计空间大小。根据车架确定设计控制系统的方案。满足设计参数要求，通过对后桥电路连接后的测试，确定了后桥控制系统的稳定性能、负重性能等各方面性能。使后桥提供的动力符合任务书提出的要求。第4章转向系统与控制器系统的安装与调试4.1转向系统的安装前桥转向电机与方向机的连接方案总共有两种，方案1：使用斜齿轮组将电机与方向机进行连接，优点是斜齿轮组可以通过不同大小的斜齿轮控制转速比，从而可以实现对转向系统的调速功能，缺点是斜齿轮组在运行过程中对稳定性要求极高，震动或者颠簸都可能引起系统的工作异常，对于车辆底盘来说避免行进间的震动与颠簸非常困难。方案2：使用刚性联轴器将电机与方向机进行连接，刚性联轴器的优点是由于其结构简单、制造成本低、制造简单、可传递转矩大，所以在转速较低、冲击较小、电机轴的刚性足够、电机轴的对中性较为良好时常采用，刚性联轴器对于震动及颠簸抗性较好，可以在环境恶劣的情况下进行工作，维护方便，修理简单，缺点是无法通过机械传动方式控制电机转速，在需要对电机通过控制其工作电压来达到调速时，同时又对电机轴和花键的对中性的要求较高，当电机轴与花键之间存在相对位移时会产生附加载荷，导致电机轴与花键的工作情况恶化，这是刚性联轴器的主要缺点。经过对两个方案的评估和计算选择使用刚性联轴器将电机与方向机进行连接更符合任务书需求，故选择方案2。前桥转向系统采用为36花键单孔单拉方向机，通过电机轴与花键应进行加装联轴器处理，现有的零件不满足设计需求，应自行加工符合设计需求的联轴器，首先使用数控车床对一截棒料进行表面处理并钻孔孔径分别为电机轴的直径与花键的内径大小，使用数控铣床对36花键单孔单拉方向机进行钻通孔处理，孔径大小为5mm，并对联轴器36花键侧钻通孔并铣沉孔，孔径大小为5mm以便进行顶丝的使用，联轴器的电机轴侧，使用铣床进行钻孔，孔径4.2mm，选用5mm的丝锥1锥对孔进行攻丝处理，使用2锥对孔进行扩孔处理，选配长度合适的5mm细牙螺纹螺栓作为顶丝使用。刚性联轴器如图4-1所示。将转向机孔与前桥孔对其并连接后，将方向机固定在底盘下方，使用螺栓将其固定后将联轴器与花键进行配合并插入顶丝，将电机轴与联轴器配合并插入顶丝使其同轴，将电机部分固定在铝合金板上使用螺栓对其四角进行固定并钻出电机轴孔，将铝合金板与车架进行焊接，控制板摆放在车架前桥部分对整车进行控制。图4-1刚性联轴器首先使用12V蓄电池与24V电机相连，测试电机正反转功能是否正常工作，确定其工作正常后将其安装在前桥固定板上，先将前桥固定板与电机安装在前桥上。将底盘通过垫高的方式在前桥下方进行单孔单拉方向机的安装，确定联轴器与电机轴和36齿花键进行联轴配合，使用规格为M5X20的螺栓作为顶丝，通过12V蓄电池控制单孔单拉方向机，将单孔单拉方向机与自行走底盘前桥转向拉杆进行配合。前桥整体安装如图4-2所示。图4-2前桥整体安装4.2转向系统的调试使PLC与220VAC转24VDC电源通电分别通过PLC对交流接触器进行控制闭合，查看方向机与前桥工作情况，确定电机转速是否合理，对方向机的伸长与收缩进行调整，确定转向角度，保证系统的工作平稳。4.3控制器系统的安装将后桥电机与后桥进行连接，使用螺栓螺母进行固定，调整后桥电机位置，使其位于底盘中间并对其进行固定，将控制器与后桥电机使用接线盒进行连接后将控制器固定在底盘上保证其工作时稳定，转把与控制器之间需要使用延长线进行连接，根据之前连接时接线方式进行接线，为防止出现接触不良应使用锡焊对其进行间隙焊接保证接触性后应使用绝缘热缩管对其进行绝缘处理防止发生短路烧坏蓄电池、无刷智能控制器、电机等现象发生，将无刷智能控制器电源与蓄电池电源连接后封闭接线盒，使用胶水将其粘粘在车架上并对其进行密封，防止渗水从而产生短路等不良后果。将蓄电池安放至底盘中部对其进行加固，将控制线加长至前桥控制板上，转把固定在前桥控制板上后，完成两个控制系统的集成。图4-2后桥动力控制系统4.4控制器系统的调试使智能无刷控制器与电源相接，使电门锁橙色线与电源正极相接，解除无刷控制器的控制锁，转动转把，确定无刷电机是否收到控制信号，对转把进行不同程度的扭转，确定电机变速系统是否正常运转，切换反转开关测试电机是否正常反转，对其进行速度等各个