中型四轮转向矿道专用汽车总体布置与设计开题报告

1. 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1 为了符合中国国情，在很多工程上的恶劣环境下，需要专用车来满足特定条件，在我国根据国标《专用汽车和专用半挂车属于、代号和编制方法》，专用车一般的定义为装有特定装置、满足特定的运输和专项作业的特种汽车。本课题的目的是设计在矿道的环境下使用的中型四轮驱动同时能够四轮转向的专用汽车，所谓四轮转向是指的后轮和前轮一样的转向功能，可以正向旋转和反向旋转，在汽车行驶速度比较低的时候，后轮与前轮反向旋转，可以减少转弯半径，提升了操纵性和机动性。在高速行驶的情况下，后轮相对前轮同方向旋转，可以帮助车辆减小侧倾，防止侧滑或者扭摆，提高车辆的平稳性和舒适性，因为四轮转向右者很多其他转向方式不具有的优势，国内外十几年来越来越多的人对其倾注了大量心血来研究，使四轮转向系统日趋成熟，并在控制策略上不断深入研究，而且四轮转向还能够延伸成为多轮转向，可以应用于多轴车辆等。

四轮转向系统而不仅仅只是一种转向方式，它可以作为主动安全系统配置的一种，正如我在前文里面说的，它可以减轻车辆侧偏，也就是说可以使车辆转向时的中心偏转角基本为零，同向转向的时候，减小了车身方向和实际行驶方向的偏离角度，在很大的程度上，高速行驶改善了横摆等一系列的瞬时性稳定指标。伴随着近一二十年的高速的经济发展，工程上的专用车辆及非专用车辆的总质量以及载质量都在不断加大，但是根据我过道路交通法律法规，避免路基损坏，对于重型车辆轴上载荷有限制要求，使得重型车辆从两轴逐渐变为了多轴传动，对于工程机械车辆的灵活性和操纵性的要求越来越高。研发四轮转向以及全轮转向系统及其控制策略已经成为未来工程机械车辆的发展方向。

本课题设计的是中型四轮转向矿道专用汽车，考虑到运输能力，中型一般车辆总重约为15吨左右，矿道是极其恶劣、狭窄的工作环境，此种工程用车的转向、调头行驶非常频繁，而且一般而言，中心相对较高，车体重量相对较大，为了矿道内运输的需要，有可能甚至采用多轴驱动汽车，致使其轴距更长，降低了其灵活性，非四轮转向的汽车，矿道本身就视线极差，多次反复操作，容易使驾驶员疲劳，产生不必要的碰撞、工作效率低，反复启停还严重污染矿道内环境，浪费能源^[5]。

1.2 四轮转向汽车的后轮偏转规律及优缺点：

(1)汽车低速行驶或者在方向盘大角度的旋转的情况下，前、后轮的旋转方向相反（称作逆向位），轮胎偏转角度与与转向盘的旋转角度成正相关的关系（一般而言，转向角不超过5度）,逆相位的偏转可以便于汽车掉头转弯、避障行驶。

(2)汽车在高速行驶的时候，后轮转角与前轮相同（称作同相位），最大偏转角一般为1度，可以保证汽车的在高速行驶的状态之下，处于不足转向的状态。而且通过对于四轮转向控制策略的研究，可以保证低速时，汽车只采用前轮转向，在一定速度之后，才是同相位的四轮转向。

四轮转向专用车优点：

(1) 转向的瞬时性响应很灵敏，准确性很高。

(2) 侧倾、横向加速度较小

(3) 变换车道时，减小了摆尾和侧滑的可能性。

缺点：

(1) 在矿道的狭小空间里，四轮转向时尾部容易碰到障碍物。

(2) 四轮转向系统传动结构复杂，技术难度非常大，成本很高。

(3) 故障率相对比较高。

(4) 汽车转向时，阿克曼定理未必能保证。

针对四轮转向系统的基本结构和基本原理进行简单分析，并结合发展现状，描绘四轮转向系统的设计流程，为设计开发四轮转向系统提供可靠的参考依据。四轮转向系统能够解决重型货运车辆的转向轻便性问题，四轮转向系统汽车与现代化的设计理念很吻合，这套系统的节能和环保的特点，适应汽车的发展的趋势。

2.研究的基本内容、拟采用的技术方案及措施

2.1 设计的基本内容

(1).针对中型四轮转向矿道专用汽车的特点，分析轻型高速公路护栏清洗车的现状和要求，进行中型四轮转向矿道专用汽车计算和分析

(2).绘制矿道专用汽车的整体结构图

(3).绘制四轮转向机构的结构图以及其他相关零部件设计图

(4).设计四轮转向系统基本控制策略以及方案

2.2 拟解决的问题

(1). 四轮转向系统分析

(2). 四轮转向的系统元件的选取

(3). 转向传动机构的设计

(4). 液压传动系统的设计

(5). 完成车辆的总体布置与设计

2.3 拟采用的技术方案以及措施

图2.1 采用技术方案及措施流程图