學(xué)士學(xué)位論文I目錄第一章緒論.11.1智能車輛概述.11.2電動(dòng)車的概述.11.3吉林大學(xué)JLUIV系列智能車.1第二章智能車制動(dòng)系統(tǒng)綜述.32.1智能車總體結(jié)構(gòu).32.2制動(dòng)系的功用和組成.52.3制動(dòng)系類型.52.4制動(dòng)裝置的基本機(jī)構(gòu)和工作原理.52.5設(shè)計(jì)制動(dòng)系的基本要求.7第三章制動(dòng)器的設(shè)計(jì).93.1制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析.93.1.1領(lǐng)從蹄式非平衡制動(dòng)器（后輪）.93.1.2雙領(lǐng)蹄式平衡制動(dòng)器（前輪）.123.1.3輪缸式制動(dòng)器間隙的調(diào)整.133.2鼓式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定.143.2.1制動(dòng)鼓內(nèi)徑D.143.2.2摩擦襯片寬度b和包角.143.2.3摩擦襯片起始角0.153.2.4制動(dòng)器中心到張開力F作用線的距離e.153.2.5制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c.153.3制動(dòng)輪缸的結(jié)構(gòu)分析.153.3.1后輪雙活塞式制動(dòng)輪缸.163.3.2前輪單活塞式制動(dòng)輪缸.16第四章制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).174.1制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式.174.2制動(dòng)主缸的結(jié)構(gòu)分析.174.3行車制動(dòng)裝置的構(gòu)造.194.4駐車制動(dòng)裝置的構(gòu)造.224.5液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算.234.5.1制動(dòng)輪缸直徑d的確定.234.5.2制動(dòng)主缸直徑dO的確定.234.5.3制動(dòng)踏板力Fp.244.5.4制動(dòng)踏板行程式Sp.24第五章制動(dòng)系統(tǒng)的電路控制.265.1智能車電控系統(tǒng)簡(jiǎn)述.265.2自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)介紹.275.3制動(dòng)步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng).275.3.1步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)控制器.285.3.2步進(jìn)電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)的組成.285.4脈沖發(fā)生器.29學(xué)士學(xué)位論文II5.4.1背景介紹.305.4.2控制原理.31第六章結(jié)論.32致謝.33參考文獻(xiàn).34學(xué)士學(xué)位論文1第一章緒論1.1智能車輛概述智能車輛IV（IntelligentVehicle）是機(jī)器人研究和工程應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。智能車輛是內(nèi)涵豐富的廣義概念，按照應(yīng)用條件的不同，可將起分為兩類：即室內(nèi)輪式移動(dòng)機(jī)器人和室外輪式機(jī)器人。室智能車輛的研究是多學(xué)科綜合與交叉應(yīng)用的邊緣領(lǐng)域，不僅涉及人工智能理論、信息理論、控制理論以及決策論的應(yīng)用。而且還涉及到計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電子技術(shù)、通訊技術(shù)以及機(jī)械涉及等問1題。隨著人類社會(huì)智能化、信息化程度的不斷增加，智能車輛的研究將不斷深入，實(shí)用化水平不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴(kuò)大1.2電動(dòng)車的概述20世紀(jì)50年代后期，內(nèi)燃機(jī)汽車排放污染已成為發(fā)達(dá)國家的公害之一，人們的環(huán)保意識(shí)不斷的增強(qiáng)，對(duì)汽車的排放控制越來越嚴(yán)格，同時(shí)，隨著石油資源的枯竭，人們開始意識(shí)到開發(fā)電動(dòng)汽車的重要性。現(xiàn)在，電動(dòng)汽車的應(yīng)用已經(jīng)有了長足的發(fā)展。電動(dòng)車輛與一般內(nèi)燃機(jī)車輛相比具有無污染、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有動(dòng)力電源使用成本高，續(xù)駛里程短等缺點(diǎn)。吉林大學(xué)智能車輛課題組開發(fā)的新智能車就是在杭州易高電動(dòng)車的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的智能電動(dòng)車。它既具備了智能車輛交通安全性高的特點(diǎn)，又兼顧了電動(dòng)車環(huán)保性能好的特點(diǎn)。1.3吉林大學(xué)JLUIV系列智能車吉林大學(xué)智能車輛課題組從1992年開始先后研制開發(fā)出JLUIV-，JLUIV-，JLUIV-和JLUIV-四代視覺導(dǎo)航智能車。在智能車輛的體系結(jié)構(gòu)、傳感器信息的獲取與處理、路徑識(shí)別與規(guī)劃、智能車輛前方障礙物探測(cè)及車距保持等方面進(jìn)行了較為深入的研究。1997年開始，課題組開始JLUIV-型智能車輛系統(tǒng)的開發(fā)研究。該車車體由課題組自己制作完成，傳感器系統(tǒng)由CCD攝像機(jī)、三維激光測(cè)距儀、GPS定位系統(tǒng)，遠(yuǎn)/近距離避障傳感器、制動(dòng)拉力傳感器、光電編碼器等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用一臺(tái)Pentium-工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，完成車輛的傳感信息獲取、周圍環(huán)境感知、圖像處理、導(dǎo)航路徑識(shí)別及決策控2制。課題組利用JLUIV-型智能車研究了道路邊界識(shí)別算法、惡劣環(huán)境下導(dǎo)航路徑識(shí)別算法、車輛前方探測(cè)及車距保持控制算法等。JLUIV-型智能車是面向工業(yè)物流自動(dòng)化的AGV（AutomatedGuidedVehicle），學(xué)士學(xué)位論文2主要由車體，CCD攝像系統(tǒng)、行走轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、避障系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等組成，其中工業(yè)控制系統(tǒng)包括工業(yè)計(jì)算機(jī)，各種IO卡、AD/DA轉(zhuǎn)換卡、計(jì)數(shù)器卡、行走轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包括支流電機(jī)和電機(jī)調(diào)速板）。AGV采用兩維視覺導(dǎo)航，可實(shí)現(xiàn)路徑的自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)轉(zhuǎn)向、自動(dòng)行駛。在行駛過程中能夠自動(dòng)識(shí)別數(shù)字編碼的多?？抗参缓头种窂?，能夠自動(dòng)識(shí)別加速、減速、直角轉(zhuǎn)彎、停車等車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)標(biāo)識(shí)符，能夠智能識(shí)別障礙物。AGV根據(jù)上述圖像識(shí)別信息，自動(dòng)完成各種相應(yīng)的運(yùn)行操作。此外，該種AGV還能夠?qū)崿F(xiàn)和中央管理中心之間的無線通訊。這種視覺導(dǎo)航AGV可用于實(shí)際的柔性化生產(chǎn)組織和戶內(nèi)外物流自動(dòng)化運(yùn)輸。2002年，課題組研制開發(fā)了新一代高速視覺導(dǎo)航智能車輛JLUIV-，該試驗(yàn)車由日本三菱轎車改裝而成，與智能車課題組前三代視覺導(dǎo)航智能試驗(yàn)車相比。JLUIV-試驗(yàn)車系統(tǒng)更加復(fù)雜，功能更加完善。車輛主要系統(tǒng)包括傳感器系統(tǒng)（前后CCD攝像機(jī)、單點(diǎn)激光測(cè)距儀、三維激光掃描儀、霍爾速度傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、制動(dòng)力傳感器等）、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，制動(dòng)、轉(zhuǎn)向步進(jìn)電機(jī)及其控制器），工業(yè)控制計(jì)算機(jī)以及IO卡、AD/DA轉(zhuǎn)換卡，計(jì)數(shù)器卡和控制面板。其在結(jié)構(gòu)化道路條件下自主導(dǎo)航駕駛最高行駛速度達(dá)到50Km/h。車輛的安全車速轉(zhuǎn)彎、安全車距保持等的自動(dòng)操作時(shí)速不小于30Km/h。并且JLUIV-實(shí)現(xiàn)了行駛過程中手動(dòng)和自動(dòng)的切換，在自動(dòng)狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的緊急制動(dòng)。車輛具有識(shí)障防碰撞功能，有效識(shí)障距離大于30m。本章小結(jié)：本章主要對(duì)智能車進(jìn)行了簡(jiǎn)單說明，從國內(nèi)外發(fā)展情況對(duì)智能車有了一個(gè)初步認(rèn)識(shí)。學(xué)士學(xué)位論文3第二章智能車制動(dòng)系統(tǒng)綜述2.1智能車總體結(jié)構(gòu)吉大智能車輛研究組所研制的區(qū)域智能車是根據(jù)蘇州易高公司生產(chǎn)的電動(dòng)車改裝而成的，如圖2-1。在保持原有電動(dòng)車的基本組成和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加裝了許多控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖2-1易高電動(dòng)車外型圖本車的主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在保持原有主電機(jī)、蓄電池的基礎(chǔ)上改裝了調(diào)速控制系統(tǒng)，并保留了原有的機(jī)械式變速器，通過手動(dòng)操作使變速器固定在特定的檔位上。這樣就通過計(jì)算機(jī)對(duì)控制器發(fā)出控制信號(hào)，從而調(diào)控主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使汽車在相應(yīng)的速度范圍內(nèi)變化行駛。車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除保持原有的結(jié)構(gòu)外，在轉(zhuǎn)向軸上安裝了變速器和轉(zhuǎn)向控制電機(jī)。轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)與原車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以并聯(lián)方式組合。并通過電磁離合器來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的手動(dòng)和自動(dòng)之間的相互轉(zhuǎn)3換。車輛的制動(dòng)系統(tǒng)由控制電機(jī)、減速器、鋼絲繩以及原車的制動(dòng)系統(tǒng)組成。鋼絲繩的一端與原車的制動(dòng)踏板相連，另一端與減速器的輸出軸端相連，通過電機(jī)控制連接在制動(dòng)踏板上的鋼絲繩實(shí)現(xiàn)整車的制動(dòng)。轉(zhuǎn)向和制動(dòng)的控制都得通過電機(jī)控制器來實(shí)現(xiàn)，它的作用是將控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)的角位移。智能車在其內(nèi)部加裝了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，這是臺(tái)具有多CPU并行處理計(jì)算機(jī)，其中1塊IPC-86VDF(B)用于CCD圖像采集，1塊PCL-812PG數(shù)模轉(zhuǎn)換卡用于AD/DA信號(hào)的轉(zhuǎn)換，一塊PCL-730IO轉(zhuǎn)換卡和一塊計(jì)數(shù)器控制卡型號(hào)為PCL-836。他們與主控計(jì)算機(jī)并接到IPC-6108P3主板上。主要完成系統(tǒng)初始化，人機(jī)交互、系統(tǒng)管理、控制決策、警告提示、主從通訊和狀態(tài)監(jiān)測(cè)等任務(wù)。本車還加裝了控制箱，主要作用是控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過接線板卡實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與學(xué)士學(xué)位論文4整車各個(gè)系統(tǒng)之間的線路連接，放置零散電器元件等。其內(nèi)部主要裝有電機(jī)控制器，控制卡接線板，繼電器，遙控接受器等。智能車的傳感器系統(tǒng)有CCD攝像機(jī)，避障傳感器，光電編碼器，轉(zhuǎn)角位移傳感器，制動(dòng)拉力傳感器，GPS接收器，其安裝位置如下表21：表2-1智能車傳感器安裝位置名稱功能位置CCD傳感器可獲得外界環(huán)境的灰度圖像車內(nèi)前操作臺(tái)中線上避障傳感器探測(cè)前方是否有障礙物車頭前部正中央光電編碼器測(cè)量車速減速器上方轉(zhuǎn)角位移傳感器可獲得轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角，通過A/D轉(zhuǎn)換得到角度的數(shù)字量由齒輪帶與方向盤轉(zhuǎn)軸相連制動(dòng)拉力傳感器測(cè)量制動(dòng)踏板拉線拉力制動(dòng)踏板拉線上GPS接收器用來接收衛(wèi)星定位信息，可獲得車輛自身的經(jīng)緯度信息車內(nèi)右支撐立柱上方2.2制動(dòng)系的功用和組成1.功用汽車制動(dòng)系的功用是根據(jù)需要，使汽車減速或在最短的距離內(nèi)停車，控制汽車在下長坡時(shí)的車速，保證汽車停放可靠，坡道停車不自動(dòng)滑溜。2.組成汽車制動(dòng)系一般至少有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即：行車制動(dòng)裝置（腳制動(dòng)裝置），在行駛中使用。一般它的制動(dòng)器安裝在汽車的全部車輪上。駐車制動(dòng)裝置（手制動(dòng)裝置），主要用于停車后防止汽車滑溜。它的制動(dòng)器可裝在變速器或分制動(dòng)器以后的傳動(dòng)軸上，又稱為中央制動(dòng)4器。除此之外，有些汽車還設(shè)有應(yīng)急制動(dòng)和輔助制動(dòng)裝置。應(yīng)急制動(dòng)裝置利用機(jī)械力源進(jìn)行制動(dòng)。在某些采用動(dòng)力制動(dòng)力或伺服制動(dòng)的汽車上，一旦發(fā)生蓄壓裝置壓力過低等故障時(shí)，可用應(yīng)急制動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)。同時(shí)，在人力控制下它還能兼作駐車制動(dòng)用。輔助制動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)汽車下長坡時(shí)持續(xù)地減速或保持穩(wěn)定的車速，并減輕或者解除行車制動(dòng)裝置的負(fù)荷。制動(dòng)系中每套制動(dòng)裝置都是由產(chǎn)生制動(dòng)作用的制動(dòng)器和制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。2.3制動(dòng)系類型1按制動(dòng)器用途分行車制動(dòng)器、駐車制動(dòng)器、輔助制動(dòng)器。2按制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)力源分(1)人力式制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。單靠駕駛員施加于制動(dòng)踏板和手柄上的力作為制動(dòng)力源的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中又分為液壓式和機(jī)械式兩種，機(jī)械式僅用于駐車制動(dòng)。學(xué)士學(xué)位論文5(2)動(dòng)力式制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力作為制動(dòng)力源，并由駕駛員通過踏板或手柄加以控制的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中又分為氣壓式、真空氣壓式、空氣液壓式。3.按制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置形式分(1)單回路制動(dòng)系，傳動(dòng)裝置采用單一的氣壓或液壓回路當(dāng)制動(dòng)系中有一處漏氣（油）時(shí)，整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)失效。(2)雙回路制動(dòng)系，所有行車制動(dòng)器屬于兩個(gè)彼此隔絕的回路，因而，其中一個(gè)回路失效，還能利用另一回路獲得一定的制動(dòng)力。從而提高了汽車制動(dòng)的可靠性和安全5性。2.4制動(dòng)裝置的基本機(jī)構(gòu)和工作原理行駛中的汽車，具有一定的功能。要使它按需減速停車，路面必須對(duì)車輪產(chǎn)生個(gè)阻止汽車行駛的力，即制動(dòng)力。這個(gè)力的方向與汽車行駛的方向相反。制動(dòng)的實(shí)質(zhì)就是將汽車的動(dòng)能強(qiáng)制地轉(zhuǎn)化為熱能，擴(kuò)散于大氣中。一般制動(dòng)系的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，可用一種簡(jiǎn)單的液壓行車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖來說明，如圖2-2所示。它由車輪制動(dòng)器和液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。1.基本結(jié)構(gòu)車輪制動(dòng)器主要由旋轉(zhuǎn)部分、固定部分和張開機(jī)構(gòu)組成。旋轉(zhuǎn)部分是金屬的制動(dòng)鼓8，它固定于輪轂上和車輪一起旋轉(zhuǎn)，固定部分主要包括制動(dòng)蹄10和制動(dòng)底板11等。制動(dòng)蹄上鉚有摩擦片9，制動(dòng)蹄的下端松套在支承銷12上，支承銷固定在制動(dòng)底板上。制動(dòng)蹄的上端用回位彈簧13拉緊壓靠在輪缸活塞7上。制動(dòng)底板用螺釘緊固在轉(zhuǎn)向節(jié)凸緣（前輪）或橋殼