车轮系统设计规范
汽车设计标准
汽车设计标准汽车设计标准是指在汽车设计过程中需要遵循的技术规范和要求。
这些标准旨在确保汽车的安全性、可靠性和性能的提高，并促进汽车设计的统一和互通。
以下是一些与汽车设计有关的参考内容：1. 安全性标准：汽车设计中的安全性是一个重要的考量因素。
汽车设计需要符合各国汽车安全标准，如在美国是符合美国机动车安全标准（FMVSS），在欧洲是符合欧洲汽车安全标准（ECE R）等。
这些标准包括碰撞安全、刹车性能、灯光和信号等方面的要求。
2. 排放标准：汽车设计需要符合各国的排放标准。
例如，在美国是需要符合美国环保署（EPA）的排放标准，欧洲则需要符合欧洲排放标准（如欧洲排放标准6）等。
这些标准规定了汽车排放的限值和控制技术。
3. 燃油经济性标准：燃油经济性是评价汽车性能的重要指标之一。
各国设置了燃油经济性标准，要求汽车在一定的驾驶循环中的燃油消耗不超过一定的限制值。
例如，在美国是需要符合美国环保署（EPA）的燃油经济性标准。
4. 噪音标准：汽车在行驶过程中产生的噪音会对驾驶者和周围环境造成影响。
因此，各国有噪音标准来规定汽车的噪音限制。
例如，在欧洲是需要符合欧洲噪声标准的要求。
5. 材料和构造标准：汽车设计需要使用符合要求的材料和构造。
例如，汽车的车身需要使用高强度钢材料来提高结构刚度和碰撞安全性能。
此外，还有关于车轮、刹车系统、座椅和安全气囊等部件的标准要求。
6. 设计要求：汽车设计还需要满足一些设计要求。
例如，设计要求涉及到车辆的外观设计、人机工程学、空气动力学等方面的要求。
这些要求旨在提高汽车的运行效率、驾驶安全性和乘坐舒适性。
7. 维修和保养标准：汽车设计中还需要考虑维修和保养的方便性。
例如，设计需要方便车辆各部件的拆卸和更换，以及提供易于维护的技术文档和培训等。
8. 车辆识别标准：车辆识别标准包括车辆识别号码（VIN）的规定和标签的要求。
VIN是全球唯一的标识符，记录了车辆的制造商、车型和生产信息。
制动系统设计规范
本规范介绍了制动器的设计计算、各种制动阀类的功能和匹配、以及制动管路的布置。
本规范合用于天龙系列车型制动系统的设计。
本规范主要是在满足下列标准的规定(或者强制)范围之内对制动系统的零、部件进行设计和整车布置。
汽车制动系统结构、性能和试验方法机动车和挂车防抱制动性能和试验方法机动车运行安全技术条件在设计制动系统时，应首先考虑满足零部件的系列化、通用化和零件设计的标准化。
先从《产品开辟项目设计定义书》上获取新车型在设计制动系统所必须的下列信息。
再设计制动器、匹配各种制动阀，以满足整车制动力和制动法规的要求。
确定了制动器的规格和各种制动阀之后，再完成制动器在前、后桥上的安装，各种制动阀在整车上的布置，以及制动管路的连接走向。
3.1 车辆类型：载货汽车、工程车、牵引车3.2 驱动形式：4×2、6×4、8×43.3 主要技术及性能参数：长×宽×高、轴距、空/满载整车重心高坐标、轮距、整备质量、额定载质量、总质量、前/后桥承载吨位、 (前/后)桥空载轴荷、 (前/后)桥满载轴荷、最高车速、最大爬坡度等。
3.4 制动系统的配置：双回路气/液压制动、弹簧制动、鼓/盘式制动器、防抱制动系统、手动/自动调整臂、无石棉磨擦衬片、感载阀调节后桥制动力、缓速器、排气制动。
本规范仅对鼓式制动器的各主要元件和设计计算加以阐述，盘式制动器的选型和计算将暂不列入本规范的讨论范围之内。
4.1 鼓式制动器主要元件：4.1.1 制动鼓：由于铸铁耐磨，易于加工，且单位体积的热容量大，所以，重型货车制动鼓的材料多用灰铸铁。
不少轻型货车和轿车的制动鼓为组合式，其圆柱部份用铸铁，腹板则用钢压制件。
制动鼓在工作载荷下将变形，使蹄、鼓间单位压力不均，带来少许踏板行程损失。
制动鼓变形后的不圆柱度过大，容易引起制动时的自锁或者踏板振动。
所以，在制动鼓上增加肋条，以提高刚度和散热性能。
中型以上货车，普通铸造的制动鼓壁厚为 13~18㎜。
sae j1100机动车辆尺寸中文版总布置必学标准
sae j1100机动车辆尺寸中文版总布置必学标准sae j1100机动车辆尺寸中文版总布置必学标准1. 引言在车辆设计和制造过程中，了解和遵守相关的尺寸标准是非常重要的。
SAE J1100标准是一个重要的标准，它规定了机动车辆的尺寸和布置相关要求。
本文将以SAE J1100标准为主题，深入探讨机动车辆尺寸中文版总布置必学标准，帮助读者全面理解和应用该标准。
2. SAE J1100标准概述SAE J1100标准是由美国汽车工程师协会（SAE）制定的，旨在规定机动车辆的尺寸和布置要求，以确保车辆设计符合相关的安全、可靠性和性能标准。
该标准包括车身长度、宽度、高度、轴距、悬挂高度、悬挂系统、轮胎尺寸、车轮轴距、悬挂系统等内容，涵盖了车辆的各个方面。
3. 深度解读SAE J1100标准3.1 车身长度、宽度和高度SAE J1100标准对车身长度、宽度和高度进行了详细的规定，包括整车长度、最大宽度和最大高度等。
这些尺寸的合理设计对于车辆的操控性、空气动力学性能和行驶稳定性有着重要的影响，因此必须严格遵守标准要求。
3.2 轴距和悬挂高度轴距和悬挂高度是影响车辆乘坐舒适性和操控稳定性的重要参数，SAE J1100标准对这些参数的设计和测量方法进行了详细说明，以确保车辆在不同路况下的稳定性和平顺性。
3.3 轮胎尺寸和车轮轴距轮胎尺寸和车轮轴距的合理设计对车辆的抓地力、悬挂系统和悬挂几何性能有着重要的影响，这些参数也是SAE J1100标准所关注的重点内容之一。
4. 总结与展望通过对SAE J1100标准的深度解读，我们可以更好地理解和应用机动车辆尺寸中文版总布置必学标准。
遵守这些标准可以确保车辆在设计和制造过程中达到相关的安全、可靠性和性能要求，同时也有助于提高车辆的操控性、舒适性和环保性能。
未来，我们可以进一步深入探讨该标准的应用和发展，为车辆制造和设计提供更好的参考和依据。
5. 个人观点与理解在我看来，SAE J1100标准作为国际上公认的标准之一，极大地推动了机动车辆制造和设计行业的发展。
汽车车轮动平衡测量系统的设计与实现
ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｂ ａ ｌ ａ ｎｅ ｅ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：Ｗ ｈｅ ｅ ｌ ｓ ； Ｄｙ ｎａ ｍ ｉ ｃ Ｂａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ Ｉ ｎｓ ｔ ｕ ｍｅ ｒ ｎ ｔ ； Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｆｉ ｌ ｔ ｅ ｉｎｇ ｒ
崔 秀 萍 ，王成 贵 ， 刘 万峰 ， 梁 衍龙
（ 哈尔滨朗格 科技开发有 限公司 。哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘 要 ： 介绍 了车轮动平衡仪 的机械结构设计特点 、 电气部分基本功能及整机 的结构框 图， 同时又介绍 了车轮不平衡量 的解算方
法及动平衡仪 复数影 响系数 的标定方法 。该动平衡仪 中恰当的应用 了数字积分型相 关滤波方法 ， 取得 了很 好的去 噪效果。编 写 了动平衡仪应用软件 ， 通过产 品验证 了论文 内容的正确性 ， 使车轮动平衡仪得 到推广应用 。
关键词 ： 车轮； 动平衡仪 ； 数 字滤波
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ２ ０ ９ ５—２ １ ６ ３ （ ２ ０ １ ４） ｏ １ — ０ ０ ２ ４— ０ ４
冶金车轮 标准
冶金车轮标准车轮是工业机械设备中一种常见的零部件，用于传递动力和支撑重量。
冶金车轮是经过特殊冶金工艺处理的车轮，具有更优异的性能和耐用性。
本文将介绍冶金车轮的标准，包括材料、工艺要求和技术性能等方面。
1. 材料要求冶金车轮的材料要求较高，通常采用高强度合金钢或铸铁制造。
下面是冶金车轮的材料要求：•高强度合金钢：要求强度高、硬度适中，能够承受高负荷和冲击力。
常用的材料有42CrMo和40Cr等。
•铸铁：铸铁车轮具有优异的耐磨性和抗冲击性能。
一般采用球墨铸铁（抗拉、抗压和抗冲击性能更好）或灰铸铁（耐磨性更好）制造。
2. 工艺要求冶金车轮的工艺要求包括铸造和热处理两个方面。
下面是具体要求：•铸造：采用优质砂型或金属型进行铸造，确保车轮的几何形状和尺寸精度。
铸造时应控制好冷却速度，避免产生过大的内部应力。
•热处理：通过热处理工艺对车轮进行调质、淬火等处理，提高材料的硬度和强度。
热处理过程包括加热、保温和冷却三个阶段，确保车轮达到设计要求的性能指标。
3. 技术性能要求冶金车轮的技术性能要求较高，下面是常见的要求：•强度：冶金车轮需要具有足够的强度，能够承受工作条件下的高负荷和冲击力。
•硬度：车轮表面需要具有一定的硬度，以提高耐磨性和抗压性能。
•耐磨性：车轮需要具备良好的耐磨性能，以延长使用寿命和减少维护成本。
•抗冲击性：车轮需要具备较好的抗冲击能力，以应对复杂工况下的冲击和震动。
•尺寸精度：车轮的尺寸需要满足设计要求，确保与其他机械部件的配合精度。
4. 质量控制为了确保冶金车轮的质量，需要进行严格的质量控制。
常见的质量控制措施如下：•检验：通过外观检查、尺寸测量、硬度测试等方式对车轮进行全面检验。
•检测设备：使用先进的检测设备，如硬度计、超声波探伤仪等，对车轮进行非破坏性检测，确保无内部缺陷和裂纹。
•抽样检验：根据相关标准和技术规范，对生产中的车轮进行抽样检验，判断整体质量符合标准要求。
•标识和记录：对合格的车轮进行标识，记录相关信息，以便追溯和质量跟踪。
基于单片机的两轮自平衡车控制系统设计
基于单片机的两轮自平衡车控制系统设计摘要两轮自平衡车是一种高度不稳定的两轮机器人,就像传统的倒立摆一样,本质不稳定是两轮小车的特性,必须施加有效的控制手段才能使其稳定;本文提出了一种两轮自平衡小车的设计方案,采用重力加速度陀螺仪传感器MPU-6050检测小车姿态,使用互补滤波完成陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合;系统选用STC公司的8位单片机STC12C5A60S2为主控制器,根据从传感器中获取的数据,经过PID 算法处理后,输出控制信号至电机驱动芯片TB6612FNG,以控制小车的两个电机,来使小车保持平衡状态;整个系统制作完成后,小车可以在无人干预的条件下实现自主平衡,并且在引入适量干扰的情况下小车能够自主调整并迅速恢复至稳定状态;通过蓝牙,还可以控制小车前进,后退,左右转;关键词：两轮自平衡小车加速度计陀螺仪数据融合滤波 PID算法Design of Control System of Two-Wheel Self-Balance Vehicle based onMicrocontrollerAbstractTwo-wheel self-balance vehicle is a kind of highly unstable two-wheel robot. The characteristic of two-wheel vehicle is the nature of the instability as traditional inverted pendulum, and effective control must be exerted if we need to make it stable. This paper presents a design scheme of two-wheel self-balance vehicle. We need using gravity accelerometergyroscope sensor MPU6050 for the inclination angle of vehicle, and using complementary filter for the data fusion of gyroscope and accelerometer. We choose an 8-bit microcontroller named STC12C5A60S2 from STC Company as main controller of the control system. The main controller output control signal, which is based on the data from the sensors, to the motor drive chip named TB6612FNG for controlling two motors of vehicle, and keeping the vehicle in balance. After the completion of the control system, the vehicle can achieve autonomous balance under the conditions of unmanned intervention, the vehicle can adjust automatically and restored to a stable state quickly in the case of giving appropriate interference as well. In addition, we can control the vehicle forward, backward and turn around. Key words: Two-Wheel Self-Balance Vehicle; Accelerometer; Gyroscope; Data fusion;Complementary filter; PID algorithm1 绪论自平衡小车的研究背景近几年来,随着电子技术的发展与进步,移动机器人的研究不断深入,成为目前机器人研究领域的一个重要组成部分,并且其应用领域日益广泛,其所需适应的环境和执行的任务也更复杂,这就对移动机器人提出了更高的要求;比如,户外移动机器人需要在凹凸不平的地面上行走,有时机器人所需要运行的地方比较狭窄等;如何解决机器人在这些环境中运行的问题,已成为现实应用中所需要面对的一个问题;两轮自平衡小车就是在这些的需求下所产生的;这种机器人相对于其他移动机器人的最显着特点是：采用了两轮共轴、各自独立驱动的方式工作,车身重心位于车轮轴上方,通过车轮的前后滚动来保持车身的动态平衡,并可以在直立平衡状态下完成前进、后退、左右转等任务;正是由于其特殊的构造,两轮自平衡小车适应地形变化的能力较强,且运动灵活,可以胜任一些复杂环境中的工作;两轮自平衡车自面世以来,一直受到世界各国机器人爱好者和研究者的关注,这不仅是因为两轮自平衡车具有独特的外形和结构,更重要的是因为其自身的本质不稳定性和非线性使它成为很好的验证控制理论和控制方法的平台,具有很高的研究价值;早在1987年,日本电信大学教授山藤一雄就提出了两轮自平衡机器人的概念;这个基本的概念就是用数字处理器来侦测平衡的改变,然后以平行的双轮来保持机器的平稳;本世纪初;美国发明家狄恩·卡门与他的DEKA公司研发出了可以用于载人的两轮自平衡车,并命名为赛格威,投入市场后,引发了自平衡车的流行;由于两轮自平衡车有着活动灵活,环境无害等优点,其被广泛应用于各类高规格社会活动中,目前该车已用于奥运会、世博会、机场、火车站等大型场合;自平衡小车研究意义由于两轮自平衡小车具有结构特殊、体积小、运动灵活、适应地形变化能力强、能够方便的实现零半径回转、适合在拥挤和危险的空间内活动、可以胜任一些复杂环境里的工作;因此两轮自平衡车有着广泛的应用前景,其典型应用包括代步工具、通勤车、空间探索、危险品运输、高科技玩具、控制理论测试平台等方面;目前自平衡车的应用如自平衡的代步车正在流行开来;因此两轮自平衡车的研究很有意义;论文的主要内容本论文主要叙述了基于单片机的两轮自平衡车控制系统的设计与实现的整个过程;主要内容为两轮自平衡小车的平衡原理,直立控制,蓝牙控制;整个内容分为六章,包括绪论、课题任务与关键技术、系统原理概述、系统硬件设计、系统软件设计和系统的机械安装及调试;第一章主要讲解了课题的研究背景及意义,国内外研究现状;第二章主要讲解了设计的主要任务与所需的关键技术;第三章主要讲解了两轮自平衡小车控制系统的直立控制原理,转向控制原理;第四章主要讲解了系统的硬件设计,介绍了自平衡小车控制系统的硬件构成,主控芯片STC12C5A60S2的结构及组成,以及稳压电源模块,倾角测量模块,直流电机驱动模块,蓝牙控制模块和两轮测速模块的设计;第五章主要讲解了软件设计的算法功能与框架,主要描述了控制系统的程序实现以及PID算法的使用;第六章主要讲解了系统的调试与参数整定;最后总结与展望,总结本设计的各个模块,并对两轮自平衡小车的优化方向进行简要的阐述;2 课题任务与关键技术主要任务本文研究并设计了一种基于单片机的两轮自平衡小车控制系统,实现了两轮小车的自主直立控制与蓝牙控制功能;系统采用STC12C5A60S2单片机作为核心控制单元,通过增加各种传感器,设计相应电路并编写相应程序完成平衡控制与蓝牙控制;系统需要利用加速度计和陀螺仪获得车体的倾角和角速度,并对数据进行互补滤波融合;通过编码器获得两轮的速度信息;根据获得的数据信息对速度和倾角进行闭环控制;加入蓝牙通信控制,将所有输出数据进行叠加,输出至驱动芯片,实现对小车的控制;关键技术系统设计两轮自平衡车的系统设计包括：车身机械结构设计,硬件系统设计和软件系统设计;在机械结构上必须保持小车重心的稳定性,才能避免控制系统过于复杂；硬件系统必须包含自平衡车所需的所有电子系统与电气设备；软件系统则负责车身平衡控制与目标效果的实现;数学建模模型的建立有助于控制器的设计,以及控制系统各项参数的大概确定;模型的建立主要使用牛顿力学定律;姿态检测两轮自平衡车是一个本质不平衡的系统,控制系统对小车的精确控制依赖于姿态检测系统对车身姿态及运动状态的精确检测;目前,一般采用由陀螺仪和加速度计等惯性传感器组成的姿态检测系统对车身倾角进行实时、准确的检测;但是由于惯性传感器自身固有的特性,随着温度、震动等外界变化,会产生不同程度的噪声与漂移,因此必须采用一些滤波算法,对加速度计和陀螺仪所采集的数据进行融合,使测量角度更加真实稳定;控制算法两轮自平衡车所实现的平衡是一种动态的平衡;在遇到外界干扰时,需要通过控制算法来快速将小车恢复至平衡状态;传统的PID算法在各类工业场合有着广泛的应用,完全可以满足本控制系统的要求,因此本控制系统设计采用PID控制算法;3 系统原理分析控制系统任务分解根据系统要求,小车必须能够在没有外界干预的情况下依靠两个同轴安装的车轮保持平衡,并完成前进,后退,左右转等动作;相对于四轮车,控制系统的任务更为复杂,为了能解决该问题,首先将复杂的问题分解成简单的几个问题进行讨论;对系统要求进行分析,可知维持小车直立,并在受到外界干扰后迅速恢复稳态,完全依赖于一对直流电机对车轮的驱动;因此本控制系统的设计可以从对电机的控制着手,控制电机的转速以及转向来实现对小车的控制;小车的控制任务可以分解成以下三个基本任务：（1）控制小车直立：通过控制两个电机的转向保持小车的直立状态;（2）控制小车车速：通过控制两个电机的转速实现车速控制;（3）控制小车转向：通过控制两个电机的转速差实现转向控制;以上三个任务都是通过控制小车两个车轮的驱动电机完成的;直流电机的控制最终取决于电机两端输入的电压大小,将电机近似认为处于线性状态,因此上述三个基本任务可以等效成三种不同控制目标的电压,将这三种电压进行叠加后,便可以得到最终所需的电压,并将其施加在电机上以达到所追求的控制效果;在这三个任务中,保持小车平衡是关键,三个任务执行的优先级为：平衡控制>速度控制>转向控制;由于小车同时受到三种控制的影响,从平衡控制角度来看,其他两个控制就成为了它的干扰;因此对小车速度、方向的控制应该尽量保持平滑,以减少对平衡控制的干扰;上述三种控制各自独立进行,它们各自假设其他两个控制都已经达到稳定;比如控制小车加速和减速的时候,平衡控制一直在起作用,它会自动改变小车的倾角,使小车实现加速和减速;控制原理生活中有很多直立控制的例子,例如一个正常人可以经过简单的练习,让一根直木棒在水平的掌心中保持直立;这需要两个条件：一是托着木棒的手掌可以移动；二是眼睛可以观察到木棒的倾斜角和倾斜趋势角加速度;可以通过手掌的移动抵消木棒的倾斜角度和趋势,从而保持木棒的直立;这两个条件缺一不可,这就是控制中的负反馈机制;单,因为小车有两个车轮着地,因此车体只会在一个平面内发生倾斜;控制车轮转动便可抵消倾斜的趋势从而保持车体直立;数学模型二轮自平衡小车在建模时可以将其简化为倒立摆,便于进行受力分析并建立其数学模型,从而更好的设计控制系统;图 单摆模型与倒立摆模型通过对单摆模型的观察可知,当物体离开平衡位置后会受到重力与线的合作用力,驱使重物回复至平衡位置,并进行周期运动,由于空气阻力的存在,单摆最终会停在平衡位置;可以得出,单摆保持平衡的条件有两点：（1） 受到与位移方向相反的回复力作用；（2） 受到和运动速度相反的阻尼力作用;如果没有阻尼力的作用,单摆会在平衡位置左右晃动无法停止,如果阻尼力过小,单摆会在平衡位置震荡,如果阻尼力过大,则单摆的回复时间将变长,因此存在一个临界阻尼系数,使得单摆停止在平衡位置所需时间最短;车体垂直,车车体向前倾车体向后倾斜,图 通过车轮控制车体平衡倒立摆在偏离平衡位置时,受到的合力与位移方向相同,因此倒立摆不能像单摆一样稳定在垂直位置,并且会加速偏离平衡位置直至倒下;为了让倒立摆能像单摆一样平衡在稳定位置,只能通过增加额外受力使回复力与位移方向相反;控制车轮做加速运动,以小车作为参考系,重心受到一个额外的惯性力,与车轮加速度大小相同,方向相反;因此倒立摆所受到的回复力为F =mgsinθ−macosθ 3-1根据控制系统的特性,角θ需要控制在很小的范围内,并且假设控制车轮加速度与角θ成正比,比例系数为k 1,因此上式可近似处理为F =mgθ−mk 1θ 3-2此时,只要k 1＞g ,回复力的方向便和位移方向相反,此时小车可以恢复到平衡位置;为使小车能在平衡位置尽快的稳定下来,还需要有阻尼力,阻尼力与角速度方向相反,大小成正比;式3-2可变为 F =mgθ−mk 1θ−mk 2θ′ 图 小车受力分析mgsinθ−macosθmgθ m3-3式中,k1,k2均为比例系数,θ为小车倾角,θ′为角速度;只要满足k1＞g,k2＞0,便可以将小车维持在直立状态;k2是小车回到垂直位置的阻尼系数,选取合适的阻尼系数可以保证小车可以尽快稳定在垂直位置;因此为了控制小车稳定,需要精确的测量小车倾角θ的大小和角速度θ′的大小,并以此控制车轮的加速度;4 系统硬件设计本控制系统主要由以下几个模块组成：STC12C5A60S2单片机最小系统、电源管理模块、车身姿态感应模块、电机驱动模块、速度检测模块、蓝牙模块,各模块关系图如下所示：图硬件设计总体框图STC12C5A60S2单片机介绍本控制系统采用STC12C5A60S2单片机作为控制核心;该单片机是深圳宏晶科技有限公司的典型单片机产品,采用了增强型8051内核,片内集成了60KB程序Flash、1KB数据FlashEEPROM、1280字节RAM、2个16位定时/计数器、44根I/O口线、两个全双工异步串行口UART、高速同步通信端口SPI、8通道10位ADC、2通道PWM/可编程计数器阵列/捕获/比较单元PWM/PCA/CCU、MAX810专用复位电路和硬件看门狗等资源;STC12C5A60S2具有在系统可编程ISP功能和在系统调试ISD功能,可以省去价格较高的专门编程器,开发环境的搭建非常容易,并且该单片机所有指令和标准的8051内核完全兼容,具有良好的兼容性和很强的数据处理能力;STC12C5A60S2系列单片机的内部结构框图如下所示,该单片机中包含中央处理器CPU、程序存储器Flash、数据存储器SRAM、定时/计数器、UART 串口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块;STC12C5A60S2单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块,可称得上一个片上系统;图 STC12C5A60S2系列内部结构框图图单片机最小系统电源管理模块电源管理模块为整个硬件电路提供所需的电源,其稳定性是整个硬件电路可靠运行的基础;为了减少各个模块之间的相互干扰,电源模块由若干相互独立的稳压电路模块组成;整个系统由三节的18650锂电池串联供电;选择LM2596S作为稳压芯片,整个系统的供电模块如下图所示;图系统供电模块示意图LM2596S开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路,能够输出3A的驱动电流,同时具有很好的线性和负载调节特性;该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器,开关频率为150KHz,与低频开关调节器相比较,可以使用更小规格的滤波元件;该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出载荷的条件下,输出电压的误差可以保证在±4%的范围内,振荡频率误差在±15%的范围内；可以用仅80uA的待机电流；可实现外部断电；具有自我保护电路;该器件完全可以满足系统需要;稳压电路原理图如下图所示;图稳压电路原理图车身姿态感应模块在第三章原理分析中可知,为了控制小车稳定,需要精确的测量小车倾角θ的大小和角速度θ′的大小,并以此控制车轮的加速度,以此消除小车的倾角;因此小车倾角以及倾角的角速度的测量成为了控制小车直立的关键;测量小车倾角和角速度可以通过加速度传感器和陀螺仪实现;本控制系统的设计使用了整合性6轴运动处理组件,相较于多组件方案,免除了组合陀螺仪与加速器时的轴间差的问题,减少了大量的封装空间;MPU6050对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC,将其测量的模拟量转化为可输出的数字量,和所有设备寄存器之间的通信采用400kHz 的I2C 接口;为了精确跟踪快速和慢速的运动,传感器的测量范围都是用户可控的,陀螺仪的可测范围为±250,±500,±1000,±2000°/秒dps,加速度计可测范围为±2,±4,±8,±16g;量程越大,测量精度越低;MPU6050实物及坐标轴示意图如下图所示;加速度计MPU6050的加速度计部分可以测量出各轴方向上的加速度,并经过AD 转换后可输出数字信号;加速度检测的基本原理如下图所示;++++X++X图 MPU6050实物图与对应坐标轴示意图 加速度检测的基本原理通过微机械加工技术在硅片上加工形成了一个机械悬臂;它与相邻的电极形成了两个电容;由于加速度使得机械悬臂与两个电极之间的距离发生了变化,从而改变了两个电容的参数;通过集成的开关电容放大电路测量电容参数的变化,形成了与加速度成正比的电压输出;只需要测量出一个轴上的加速度,便可计算出小车的倾角;如下图所示,设小车前进方向是小车直立时MPU6050的Y 轴正向;当小车前倾时,小车重心在Y 轴上所受的力便是重力在Y 轴上的分力,为mgsinθ,因此MPU6050在Y 轴上所获得的加速度为 gsinθ;似乎只需要获得加速度数据就可以获得小车的倾角,但在实际小车的运行过程中,由于小车本身的运动所产生的加速度会产生很大的干扰信号叠加在上述测量信号上,使得输出信号无法准确的反映小车的倾角,如下图所示;小车运动所产生的振动加速度使得输出电压在实际倾角电压附近波动,可以使用低通滤波将其过滤,但也会使得信号无法实时反映小车的倾角变化,从而影响对小车的控制,使得小车无法保持平衡;图 小车受力分析图 加速度计信号波动陀螺仪陀螺仪可以用来测量物体的旋转角速度,它利用了旋转坐标系中的物体会受到克里利奥力的原理,在器件中利用压电陶瓷做成振动单元;当器件旋转时会改变振动频率从而反映出物体旋转的角速度;将MPU6050安装在小车上时,可以测量出小车倾斜的角速度,将角速度信号进行积分便可得到小车的倾角;如下图所示;由于陀螺仪输出的是车模的角速度,不会受到车体振动的影响,因此该信号中的噪声很小,小车的倾角数据又是由所测角速度积分得来,进一步使信号变得平滑,从而使得角度信号更加稳定;但是在实际情况中,测量所得的角速度信号存在微小的误差,经过积分运算之后,会形成累计误差,并会随着时间的延长逐步增加,最终导致电路饱和,无法形成正确的角度信号;如下图所示;测t图 小车的角速度和角图 角度积分漂如上所述,加速度计对加速度很敏感,所获得的数据会由于小车的运动产生高频噪声;而陀螺仪所测得的数据受到车体振动影响很少,但是随着时间延长,容易存在积分漂移;因此可以使用互补滤波,使得这两个传感器正好能弥补相互的缺点;简而言之,互补滤波就是在短时间内采用陀螺仪得到的角度作为最优,定时对加速度转化而来的角度进行取平均值处理来校正陀螺仪所得到的角度;具体实现方法如下图所示;利用加速度计所获得的角度信息θg 与陀螺仪积分后的角度θ进行比较,将比较的误差信号经过比例T g 放大之后与陀螺仪输出的角速度信号叠加之后再进行积分;从上图的框图可以看出,对于加速度计给定的角度θg ,经过比例、积分环节之后产生的角度θ必然最终等于θg ;由于加速度计获得的角度信息不会存在积累误差,所以最终将输出角度θ中的积累误差消除了;加速度计所产生的角度信息θg 中会叠加很强的噪声信号;为了避免该噪声信号对于角度θ的影响,比例系数T g 应该非常小;这样,加速度的噪声图 互补滤波原理框图信号经过比例、积分后,在输出角度信息中就会变得很小;由于存在积分环节,所以无论T g多小,最终输出角度θ必然与加速度计测量的角度θg相等,但是这个调节过程会随着T g的减小而延长;为了避免输出角度θ跟着θg过长,可以采取以下两个方面的措施：（1）仔细调整陀螺仪的放大电路,使得它的零点偏置尽量接近于设定值,并且稳定;（2）在控制电路和程序运行的开始,尽量保持小车处于直立状态,这样一开始就使得输出角度θ和θg相等;此后,加速度计的输出只是消除积分的偏移,输出角度不会出现很大的偏差;电机驱动模块本控制系统采用了TB6612FNG作为直流电机驱动器件,该器件具有很高的集成度,同时能提供足够的输出能力,运行性能和能耗方面也具有优势,因此在集成化、小型化的电机控制系统中,它可以作为理想的电机驱动器件;TB6612FNG是东芝半导体公司生产的一款直流电机驱动器件,它具有大电流MOSFET-H桥结构,双通道电路输出,可同时驱动2个电机;该器件每通道输出最高的连续驱动电流,启动峰值电流达2A/连续脉冲/单脉冲；4种电机控制模式：正转/反转/制动/停止；PWM支持频率高达100kHz；待机状态；片内低压检测电路与热停机保护电路；工作温度：-20~85℃；SSOP24小型贴片封装;如上图所示,TB6612FNG 的主要引脚功能：AIN1/AIN2、BIN1/BIN2、PWMA/PWMB 为控制信号输入端；AO1/AO2、BO1/BO2为2路电机控制输出端；STBY 为正常工作/待机状态控制引脚；VM~15V 和VCC~分别为电机驱动电压输入和逻辑电平输入端;TB6612FNG 是基于MOSFET 的H 桥集成电路,其效率高于晶体管H 桥驱动器,并且外围电路简单,只需外接电源滤波电容就可以直接驱动电机,利于减小系统尺寸;对于PWM 信号,它支持高达100kHz 的频率;TB6612FNG 在本控制系统中的电路连接如下图所示;如上图所示,AIN1/AIN2,BIN1/BIN2以及STBY 连接直单片机的普通I/O 口,STBY 控制器件的工作状态,AIN1/AIN2和BIN1/BIN2的输入决定电机的正反转;单片机的PCA 模块产生PWM 输出作为电机转速的控制手段,连接至TB6612FNG 的PWMA/PWMB;电路采用耐压值25V 的10uF 电解电容和的电容进行电源滤波,使用功率MOSFET 对VM 和VCC 提供电源反接保护;TB6612FNG 图 TB6612FNG 芯片功能示意图图 TB6612FNG 电路连接示意图的逻辑真值表如下图所示;表1 TB6612FNG逻辑真值表输入输出H H H/L H L L制动L H H H L H反转L H L H L L制动H L H H H L正转H L L H L L制动L L H H OFF停止H/L H/L H/L L OFF待机速度检测模块本系统采用安华高公司的L15D11型光电编码器作为车速检测元件,其精度达到车轮每旋转一周,旋转编码器产生448个脉冲,可满足控制精度的要求;图光电编码器由于光电管器件直接输出数字脉冲信号,因此可以直接将这些脉冲信号连接到单片机的计数器或外部中断端口;编码器每个光电管输出两个脉冲信号,它们波形相同,相位相差90°;如果电机正转,第二个脉冲落后90°；如果电机反转,第二个脉冲超前90°;可以通过这个关系判断电机是否正反转,但是在实际电路中,只检测一路脉冲信号,通过该信号得到电机。
磁浮铁路技术标准
磁浮铁路技术标准磁浮铁路技术标准的制订是为了规范和指导磁浮铁路的建设和运营，保障磁浮铁路的安全、可靠、高效运营。
磁浮铁路技术标准必须符合国家法律法规和相关政策规定，同时还需综合考虑国际标准和行业最佳实践，确保磁浮铁路系统在国内外具有竞争力。
磁浮铁路技术标准包括磁浮列车、轨道、供电系统、信号系统、车站设备等方面的技术规范。
一、磁浮列车技术标准1. 列车设计标准：包括列车车身结构、车轮、悬挂系统、车辆控制系统等方面的设计要求，保证列车的安全、稳定、舒适。
2. 列车运营标准：明确列车的起动加速度、制动性能、最大运行速度等指标，确保列车在实际运营过程中的安全和运行效率。
3. 列车车辆检修标准：规定列车的检修周期、检修项目、检修设备和工艺流程，保证列车设备的可靠性和安全性。
二、轨道技术标准1. 轨道设计标准：包括轨道几何、轨道结构、轨道连接等方面的设计要求，确保轨道的平顺度和稳定性。
2. 轨道施工标准：规定轨道的施工工艺、施工设备、施工质量等要求，确保轨道施工的安全和质量。
3. 轨道维护标准：明确轨道的巡检周期、维修项目、维护设备和工艺流程，保证轨道的长期稳定运行。
三、供电系统技术标准1. 供电系统设计标准：包括供电模式、供电设备、接触网等方面的设计要求，确保磁浮铁路的能量供应稳定可靠。
2. 供电系统施工标准：规定供电系统的施工工艺、施工设备、施工质量等要求，保证供电系统施工的安全和质量。
3. 供电系统运行维护标准：明确供电系统的运行监测、故障处理、维护周期等要求，保证供电系统的长期稳定运行。
四、信号系统技术标准1. 信号系统设计标准：包括列车控制系统、通信系统、信号设备等方面的设计要求，确保磁浮铁路的列车运行安全。
2. 信号系统施工标准：规定信号系统的施工工艺、施工设备、施工质量等要求，保证信号系统施工的安全和质量。
3. 信号系统运行维护标准：明确信号系统的运行监测、故障处理、维护周期等要求，保证信号系统的长期稳定运行。
差速器间隙设计标准
差速器间隙设计标准差速器是汽车传动系统的重要组成部分，它通过允许车轮以不同的速度旋转来使车辆转向更加流畅。
在差速器的设计和制造过程中，间隙的设置是非常关键的一环。
合理设计的差速器间隙可以确保其正常运转、稳定性和耐用性。
本文将围绕差速器间隙的设计标准展开讨论，探讨其对差速器性能的影响以及相关的设计原则。
一、差速器间隙的定义差速器间隙指的是差速器各齿轮、齿条、齿轮轴等零件之间的间隙。
合适的间隙设计能够有效减小齿轮、齿条等零件之间的磨损，提高传动效率，确保差速器的正常工作。
二、差速器间隙的设计标准1. 齿轮的间隙差速器中齿轮的间隙设计标准应当符合国家标准或者行业标准。
一般来说，齿轮的间隙设计会考虑传动的可靠性和平稳性，以及耐用性和可维护性。
目前，国内对差速器齿轮间隙的标准是在0.15mm~0.25mm之间。
2. 齿条的间隙差速器齿条的间隙是指齿条与齿轮啮合时两者之间的间隙。
合理的齿条间隙设计可以减小齿轮和齿条之间的磨损，提高传动效率。
一般来说，齿条的间隙设计标准应该在0.08mm~0.15mm之间。
3. 齿轮轴的间隙齿轮轴的间隙设计直接关系着差速器的稳定性和传动效率。
设计标准一般应在0.05mm~0.15mm之间。
三、差速器间隙设计标准的影响1. 间隙过大会导致传动系统的松动和震动，降低传动效率，甚至会造成齿轮磨损过快。
2. 如果间隙设计不当，可能会导致传动过程中产生噪音，影响车辆的行驶舒适性。
3. 差速器间隙设计不当还可能导致差速器传动系统的不稳定，影响整个汽车的转向性能和行驶稳定性。
四、差速器间隙设计的原则1. 可靠性原则：通过合理的间隙设计保证差速器传动系统的可靠性，确保车辆在行驶过程中的安全性。
2. 高效原则：合理的间隙设计可以减小齿轮、齿条之间的磨损，提高传动效率。
3. 耐用性原则：差速器间隙设计应该考虑到差速器整体的耐用性，延长其使用寿命。
4. 维护性原则：合理的间隙设计不仅有助于减小传动系统的故障率，也有利于后期的维护和保养工作。
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动不平衡量
400
450
450
500
650
750
750
具体参照QC/T 242的相关要求。
5.3 设计过程中应注意问题
5.3.1 车轮与前制动器和后制动鼓的装配间隙，间隙应大于5mm。
5.3.2 平衡块在车轮上的安装方式(嵌入式或粘贴)、轴头装饰盖的安装方式（从里往外装还是直接嵌入式）等。
D=0.6W÷180
式中:D——冲头质量士2%；
W——最大车轮静载荷，按车轮和（或）车辆制造厂规定，kg。
6.1.5 铁车轮的轮辋轮辐的焊接强度
试验样品可以未经涂装，但应经过其它的所有加工工序。按QC/T 259规定试验方法试验后车轮的轮辋／轮辐的焊接部位不应出现撕裂或可见的裂纹。试验载荷按下表规定。
失效判断依据：对于铝车轮，车轮的任何部位新可见疲劳裂纹 (用着色渗透法，或其它可接受的方法，如萤光探伤法检查)；车轮不能继续承受载荷至所要求的的循环次数；如果在达到要求的循环次数之前，加载点的偏移量已超过初始加载全偏移量的10％，应认为车轮试验已经失败。对于铁车轮，车轮不能继续承受载荷；原始裂纹产生扩展或出现应力导致的侵入车轮断面的可见裂纹；如果在达到要求的循环次数之前，加载点的偏移量已超过初始加载全偏移量的10％，应认为车轮试验已经失败。
轮辋、轮辐板料厚度的较小值
mm
载荷
KN（kgf）
<2.3（含2.3）
147（15000）
2.3～2.9（含2.9）
196（20000）
2.9～3.5（含3.5）
245（25000）
>3.5
294（30000）
6.2 轮胎的技术要求
6.2.1 轮胎的强度
轿车子午线轮胎最小< style="T">破破坏能（J）
车轮上介于车桥和轮辋之间的支承部件。
3.2.3偏距
偏距是轮辐安装平面到轮辋中心平面的距离。轮辋中心平面位于轮辐安装平面内侧的车轮的偏距为负，相反则为正。
3.2. 4 车轮规格表示方法
15 × 5.5 J
4 车轮和轮胎匹配设计的输入条件
4.1整车配置定义车轮为铁车轮或铝车轮，车轮的规格大小或轮胎的参数。
3.1.10静不平衡
轮胎主惯性轴线与原轴线平行位移的一种不平衡现象。
3.1.11动不平衡
轮胎主惯性轴线与原轴线既不平行，也不在重心相交的一种不平衡现象。
3.1.12轮胎规格表示方法
3.2 车轮
车轮术语除下列规定外,其它术语按GB/T 2933的规定。
3.2.1轮辋
车轮上安装和支承轮胎的部件。
3.2.2轮辐
一般来说，根据所选用轮胎在GB/T2978《轿车轮胎系列》或GB/T2977《载重汽车轮胎系列》中所对应规格的车轮进行铝车轮或铁车轮的匹配设计开发。
5.2.1.1 轮胎的花纹
分为：直沟花纹、横沟花纹、纵横沟花纹、泥雪地花纹、越野花纹等五种，目前，我公司主要用的为标识为“M+S”的泥雪地花纹（我公司用的这种轮胎实际上是按照四季轮胎的标准生产的，故从功能上来说是四季轮胎），轮胎的花纹对整车的油耗和噪音有一定的影响，一般来说，装备越野花纹轮胎较装备其他花纹的轮胎的油耗要高，噪音要大，在进行整车匹配设计时对此必须有所考虑。同时，由于轮胎的大小直接影响到车速里程表的匹配设计，故在进行整车匹配设计时应该考虑到里程表等相关部件的匹配设计。
6.2 轮胎
7 输出文件
前 言
本标准是为了规范我公司汽车产品车轮和轮胎总成的规范设计而编制的，标准中对设计程序、参数的输入、参照标准、结构设计等方面进行了详尽的描述和规定，以此作为今后车轮轮胎在设计时参考的规范性指导文件，
车轮和轮胎总成设计规范
1适用范围
本规范适用于我公司设计的汽车铁车轮（或铝车轮）和充气轮胎与整车的匹配设计。
例1：车轮中心孔直径为 ，轮毂相应安装面直径为 ；
例2：车轮上螺栓孔直径为 ，60°锥面，安装螺栓为M12×1.5；
5.2.3 根据整车的轴荷设定车轮的额定载荷和轮胎的充气压力、静力半径与滚动半径，一般实车确定。
5.2.4 铝车轮还应进行造型评审，造型评审通过后再与供应商进行具体的开发工作。
5.2.5车轮的动不平衡量（克.厘米，g.cm），不应大于下表规定限值规定。
3.1.6速度符号
按规定充气后，在相应负荷下，轮胎最高行驶速度的特定符号。
3.1.7胎面磨耗标记
指示胎面已经磨到必须进行翻新的标记。
3.1.8静负荷半径
轮胎在静止状态下受法向负荷作用后，从轮轴中心到支撑平面的垂直距离。。
3.1.9动负荷半径
轮胎在负荷行驶中，当倾角为零度时，从轮轴中心到支撑平面的垂直距离。
动态弯曲疲劳试验要求
材料
强化系数S
最低循环次数
摩擦系数
钢车轮
1.60
30 000
0.7
1.33
150 000
轻合金
1.60a
100 000
1.33
270 000
注：钢车轮认证实验时两种系数均要使用，轻合金只要选用其中的一种系数
a 为优先使用的试验系数
试验方法：根据车轮在车辆上安装的实际情况，按规定的扭矩值最低值的115%，将车轮紧固在实验装置的支承面，螺母不允许加润滑剂。调整车轮位置后将轮辋的轮缘夹紧到试验夹具上。实验的连接件和车轮的配合面应去除多余的堆积物、灰尘或杂质。车轮的螺栓和螺母在试验过程中可再次紧固。加载系统应保持规定的载荷，误差不超过±2.5%。如果在试验过程中螺栓断裂，允许更换螺栓后继续试验。
6.1.3 车轮的密封性（可以参考QC/T241《汽车无内胎车轮密封性试验方法》）
将试验用未经过涂装的车轮的气门嘴孔密封，车轮的两侧面用带有密封垫的压板压紧，使其密封，再将整个车轮浸入盛满水的水箱内。试验时，充入的压缩空气压力应≥400kPa，充气达到规定气压后30s内，车轮轮辋任何部位不能有任何气泡逸出。
动态弯曲疲劳试验
动态弯曲疲劳试验
强度试验
径向疲劳试验
径向疲劳试验和冲击试验
耐久性
轮辋、轮辐的焊接强度试验
冲击试验
高速性能试验
装车后
路试可靠性(一般路试里程15000公里)
6 技术要求
6.1 车轮
6.1.1 车轮的动态弯曲疲劳试验（可以参照GB 5334《乘用车车轮性能要求和试验方法》中相关规定）
在弯矩M作用下,旋转次数按下表规定。
GB 9743 轿车轮胎
GB 9744 载重汽车轮胎
QC/T 242 汽车车轮不平衡量要求及测试方法
QC/T 259 车轮轮辋、轮辐焊接强度要求及试验方法
QC/T 5334 轿车车轮冲击试验方法
3 术语和定义
3.1 轮胎
轮胎术语除下列规定外,其它术语按GB/T6326的规定。
3.1.1斜交轮胎
帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉，且与胎冠中心线呈小于90°角排列的充气轮胎。
轮胎名义断面宽，mm
Hale Waihona Puke 标准型增强型160以下
220
430
160及其以上
295
585
注：1 轿车斜交尼龙或聚酯轮胎的最小破坏能同子午线轮胎标准型。
2 轿车斜交人造丝轮胎的最小破坏能为子午线轮胎标准型的60％。
试验室温度应保持在18℃～36℃；其他试验条件、试验方法按照GB/T 4053-1996（ISO 10191:1993）中相应的规定执行，试验后，轮胎的强度试验破坏能应不低于上表中规定。
6.1.4 车轮的冲击试验
实验环境温度为10℃～38℃，实验设备按GB/T15704-1995中的相应条款规定进行，实验用的轮胎选用整车规定的与之匹配的轮胎，冲头质量为D。具体实验方法按GB/T 15704中的相应条款规定进行；实验完后，出现下列情况之一即判定为损坏：轮辐的任一断面处有目测可见的穿透裂纹；轮辐从轮辋上分离；轮胎气压在一分钟内漏尽。试验方法和试验要求按照QC/T5334-2005《轿车车轮冲击试验方法中的相关规定执行。冲头质量的确定：
5.2 车轮和轮胎总成匹配设计过程
5.2.1 车轮的规格尺寸和轮胎的规格
根据整车规定车轮、轮胎规格（主要是直径）初步选定所需车轮的规格尺寸（主要是轮辋轮辐的参数）和轮胎的规格，此时应综合考虑车轮、轮胎的供应商和GB/T2978《轿车轮胎系列》或GB/T2977《载重汽车轮胎系列》来设计匹配，选择轮胎时还应考虑到轮胎的负荷指数、侧偏刚度、速度级别以及胎面花纹，以及轮胎的3c认证及美国的DOT认证等。同时，必须考虑所开发或选用的车轮和轮胎之间的匹配性。
动态径向疲劳试验要求（钢车轮或轻合金车轮）
强化试验系数K
最低循环次数
2.25*
500 000
2.00
1 000 000
注：对每种产品的认证试验可根据汽车生产厂的要求只选用其中的一种系数
* 为优先使用的试验系数
失效判断依据：对于铝车轮，车轮的任何部位出现新可见疲劳裂纹 (用着色渗透法，或其它可接受的方法，如萤光探伤法检查)；车轮不能继续承受载荷。对于铁车轮，车轮不能继续承受载荷；原始裂纹产生扩展或出现应力导致的侵入车轮断面的可见裂纹。
3.1.2子午线轮胎
胎体帘布层帘线与胎冠中心线呈90°角或接近90°角排列，并以带束层箍紧胎体的充气轮胎。
3.1.3有内胎轮胎
外胎内腔中需装配内胎的充气轮胎。
3.1.4无内胎轮胎
不需装配内胎的轮胎，该胎里气密层和胎圈与轮辋严密固着以保持气压。
3.1.5轮胎规格
由轮胎名义直径、名义断面宽、名义高宽比、结构代号和轮辋名义直径组合所表示的轮胎尺寸。
6.1.2 车轮的动态径向疲劳试验（可以参照GB5334《乘用车车轮性能要求和试验方法》中相关规定）：