雙形態(tài)變形環(huán)保電動車

劉華莉 范東輝 趙合長

摘 要：文章介紹了一種基于arduino控制板的雙形態(tài)變形環(huán)保電動車。利用小型的單片機模型然后作為控制板然制造出一種可以變形的新形態(tài)電動車模型。通過此模型的設計思路和方法，制造出可以實現(xiàn)載人出行的新型載具。相較于其他兩輪電動車舒適性得到巨大的提高，操作性降低，安全性能得到很大的提高，因為雙輪并列排列更具有穩(wěn)定性。

關鍵詞;雙形態(tài)新型電動車;變形;環(huán)保;arduinoUNO單片機

中圖分類號：U469.7 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）10-17-03

Dual Form Deformation Environmental Friendly Electric Car

Liu Huali， Fan Donghui， Zhao Hechang

（ Department of Vehicle and Traffic Engineering， Zhengzhou Institute of Science and Technology，Henan Zhengzhou 450000 ）

Abstract：?This paper introduces an environmental friendly electric car with dual shape deformation based on arduino control board.?Using a small MCU model as a control panel， a new form of electric vehicle model that can be deformed is produced.?Through the design ideas and methods of this model， a new vehicle which can realize the manned travel is manufactured.?Compared with other two-wheeled electric vehicles， the comfort has been greatly improved， the maneuverability has been reduced， and the safety performance has been greatly improved， because the parallel arrangement of the two wheels is more stable.Keywords： Dual form new electric vehicle;?Deformation;?Environmental protection;?ArduinoUNOCLC NO.：?U469.7 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）10-17-03

前言

本論文的寫作目的是講述一種新型電動車的制作方案，以及經(jīng)驗。提出制作種雙型態(tài)電動車所面臨的問題以及解決方案。設計的整體思路，設計經(jīng)驗以及性能提升的方向。

現(xiàn)代車輛大都主導著低噪音、零排放、綜合利用高和新能源方向發(fā)展以及車身小型化、舒適化、科技化。我們進行現(xiàn)代人們出行方式和消費觀念的小調(diào)查，根據(jù)其相關信息和元素與現(xiàn)代新能源車輛相結合概括出我們小組的研究方向：雙形態(tài)智能電車滿足市場需求趨勢加上其獨特的創(chuàng)新設計會更符合當代消費觀念。另一方面在國內(nèi)前些年提出新能源計劃，針對電動汽車新能源類車輛提供多方面的便利，對新型電車的研發(fā)高度重視和大力支持，所以此項的研究目標便是做出一輛新型雙形態(tài)變換小車模型，具有很高的應用前景，主要從以下幾個方面來講述本個設計。

1 關于新型形態(tài)雙輪變形環(huán)保電車的結構設計

1.1 電動車的側面

支架牢固，主要為提高側面的安全，并提供電機支架，傳動輪支架，和變形支架結構。外輪為直接與地面直接結束，內(nèi)輪與外輪之間有傳動輪和支撐輪相接觸，這樣可以提供一個支點，在后面采用電動機帶動兩個動力輪使得電機的動力從內(nèi)輪傳遞給外面的大輪，使大輪轉(zhuǎn)動從而與地面產(chǎn)生一個相對的滾動狀態(tài)。

在支撐結構上，分析力學原理，使車體的重心向下，電機的重心也向下，這樣在啟動和剎車運轉(zhuǎn)的過程中更加的平穩(wěn)，不至于、內(nèi)輪轉(zhuǎn)動。內(nèi)輪是個相對靜止的狀態(tài)，在側邊加上了許多的支撐一方面提供車的整體強度，另一方面提升側面的安全性能，讓車的側面能夠安裝車窗車門，使車具有密封性。

在車的兩側也有其他可以活動的鏈接，因有獨特的作用，獨特的結構，這里就不一一說明。

1.2 圖1顯示的是正面圖

在設計的過程中充分考慮到了整體的結構和安全性。

1.2.1?一種新型結構可以改變形態(tài)的電動車特征

（1）利用兩個輪子作為車身，起到支撐和轉(zhuǎn)動的雙重作用，利用差速原理讓車子在很小的空間內(nèi)就能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，甚至能原地360轉(zhuǎn)向，適應擁堵狹小路段。

（2）兩個輪子中間的結構用處一方面將提供車的駕駛員乘坐的座位另一方面起到支撐結構的作用。

（3）兩輪前方擋風板，采用變色玻璃，讓外形更加美觀，另外起到遮風擋雨的效果。

（4）變形結構用來改變車型的變形作用，利用電機傳動就可以實現(xiàn)，新型的變形舵機。在車后方有個可以起到收縮的裝置，此裝置能夠使兩輪的軸距進行收縮，擁有獨特的設計，其功能與舵機相似，主要是起到收縮作用，讓車具有不同的運動模式。

（5）整體車的框架，使車具有抗變形起到安全防護作用。并且起到動力的傳遞的作用。

（6）車的剎車系統(tǒng)，采用第三輪輔助剎車提供一個支點，能夠讓電車在剎車的過程中起到不前傾的作用。

1.3 設計的整體效果圖如圖2所示

2 關于動力傳輸系統(tǒng)的設計研究

2.1 通過組裝調(diào)試發(fā)現(xiàn)

驅(qū)動力不穩(wěn)問題。將傳送機構進行優(yōu)化，采用摩擦力更大的彈性材料進行制作傳動輪。然后讓傳動力更加大和平均的傳遞到外輪機構。并且作為改進版應該利用行星齒輪結構的可行性進行了實踐和判斷并且更加注重實踐數(shù)據(jù)的獲取，利用現(xiàn)有的技術材料經(jīng)過考量和實驗的到為了增加車的驅(qū)動力和平穩(wěn)性可靠性，我們將內(nèi)輪和外輪傳動輪變換成太陽輪行星輪和行星架這樣的結構，這樣使得車子在傳動的過程中動力更加穩(wěn)定強勁可控。并且爬坡性能更加好。

2.2 采用行星齒輪傳動的優(yōu)點

（1）傳動效率更加高效;

（2）傳動方式更加穩(wěn)定：

（3）制動效能更加優(yōu)秀;

（4）爬坡動力性更好。

3 新形態(tài)變形環(huán)保電動車的變形設計要求

3.1 新形態(tài)環(huán)保電動車的變形要求設計

如圖所示在雙輪電車的性能提升上，可以增添變形要求，滿足人們的更多的出行要求。

為了保證能夠擁有合適的形態(tài)應對不同的路況以及速度的需求和對于停放更加 方便轉(zhuǎn)彎更加方便，雙形態(tài)電動車應當滿足變形要求。采用新型的絲杠合并設計我們車的變形能夠可以將形態(tài)進行改變。主要利用舵機控制雙邊輪之間的軸距，同時利用舵機的本體作為支撐機構，來增強雙輪的強度。

新形態(tài)變形環(huán)保電動車的模型采用舵機控制。能夠改變形態(tài)。

我們通過電車模型設計的綜合分析，在對電車模型的問題上我們采用180度舵機進行變形結構的測試發(fā)現(xiàn)可行。放到實踐過程中我們在實物的設計中設計了一種可以不用舵機專門經(jīng)過機械變形就可以達到目的的創(chuàng)新性設計螺旋鉸鏈縮進性設計，通過對左右兩輪的整體構造之間留出足夠的設計我們可以將設計的舵機轉(zhuǎn)換為可以通過合適的縮進方式更改之間的軸距。達成相應的目標。

4 雙形態(tài)變形環(huán)保電動車的線路設計

本車的動力源采用單向直流電24v根據(jù)中國安全電動車的安全設計規(guī)則則可以知道，線路的設計與要去直接采用防控電流電控軟件即可并且可以利用安全的操作性原則將電流電板控制安裝以arduinoUNO板為控制核心的電動車模型控制原理;

傳感器檢測到的平臺運行的位移和姿態(tài)信號通過一定的控制策略。計算出控制量，再經(jīng)PWM控制及驅(qū)動器放大后驅(qū)動無刷直流電動機運轉(zhuǎn)，隨時調(diào)整車體平臺的運行速度，從而使車體平臺始終保持平衡狀態(tài)?？刂破麟娐分饕蒚MS3;20LF2407A、電機驅(qū)動芯片、電池模塊以及外圍電路組成。其控制電路原理框圖如圖所示。

圖制器電路原理框圖采用微硅陀螺儀和傾角傳感器的組合構成姿態(tài)傳感器來檢測車體平臺的運行姿態(tài)。其中，微硅陀螺儀檢測的是平臺繞轉(zhuǎn)動輪軸轉(zhuǎn)動的角速率，傾角傳感器檢測的是平臺相對于水平面的傾角?？刂瓢宀杉瘉碜詢A角和角速度傳感器的信號并對信號進行調(diào)理（消波、整形、偏移），然后將信號傳送到，經(jīng)過 DSP的運算處理（控制算法由電動車系統(tǒng)的數(shù)學模型推導而出）L7，通過DSP的兩路PWM 控制

信號發(fā)出，再經(jīng)過電機驅(qū)動模塊驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，控制小車保持平衡狀態(tài)。

5 結語

本設計從整體方面論證雙輪電動電動車的可行性，開拓了雙輪電動車的新設計，模型整個設計通過利用輕便控制板，arduino板來實現(xiàn)控制，本車結構采用新型的雙輪結構，利用兩個輪子構架車車的車體。使電車具有更強的穩(wěn)定性，提高了舒適性安全性。這樣會使車的整體體積相對于四輪或者三輪車占地面積更小，制作成本更低。

同時安全性能也會更好。本車采用步進電機來提供車的動力來源。同時采用步進電機可以準確的控制車的轉(zhuǎn)向以及剎車。采用絲杠來使車達到變形的效果。使車在不同路面不同需求下能更好的適用。在未來的社會應用過程中應該擁有良好的應用市場。

參考文獻

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