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太阳能赛车的整车设计及循迹系统研究
| 论文题名： | 太阳能赛车的整车设计及循迹系统研究 |
| 关键词： | 太阳能赛车;整车设计;参数匹配;循迹系统;模块化设计 |
| 摘要： | 本论文研究针对太阳能赛车空车寻迹比赛项目为研究点，对太阳能赛车的主要结构（如车架、底盘等）进行优化设计并对寻迹系统进行研究。前半部分从硬件方面，以轻量化和满足动力要求为目的对太阳能赛车的车身、车架、转向系统以及底盘等进行了设计与优化；后半部分从软件方面，基于模块化思想对寻迹系统进行研究，将控制系统软件设计和硬件系统结合起来，以STC89C52单片机作为控制系统的核心，同时利用红外线光电传感器，实现赛车的避障和循迹功能。 首先，在动力系统匹配过程中主要分析了赛车行驶阻力，并且通过MATLAB软件编程分析赛车动力性的影响因素。然后利用MATLAB里的Simulink仿真平台模块对太阳能赛车动力系统进行仿真研究，其仿真结果和编程分析结果相吻合，验证了动力系统的有效性和可靠性。 其次，本文用CATIA软件对太阳能赛车车架进行建模，以不同工况等效云图判断车架的刚度和强度是否满足设计要求。然后通过模态分析求得赛车车架的固有频率和固有振型，同工作过程中的外界激励振动频率进行对比，判断车架是否发生共振，进一步改进车架的基本结构和梁的布置方案。同时建立了太阳能电动赛车底盘的有限元模型并对悬架系统进行了有限元分析，从理论上保证了所设计出的悬架系统结构的力学性能良好。并且对悬架车轮跳动进行了运动学仿真分析,从理论上证明了悬架系统在运动学上的可行性，从而确定了完整的赛车底盘模型，为样机的试制工作打下了良好的基础。 最后，在软件方面结合实际情况，对太阳能赛车机械结构、控制单元模块与传感通信模块等部分的选择上拟定多种可行方案，结合本设计在小车功能、速度以及控制精度等方面的要求确定出系统的选型方案。通过调试检测各模块从而得到正确的信号输出，实现对应功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上完成实物制作，设计试验方案，验证系统的可靠性，根据试验结果对硬件系统与软件程序进行优化，最终达到良好的功能效果与结构稳定性。 本文以太阳能赛车为研究对象，针对整车开发硬件模块的研究分析，并且加入循迹系统的设计与研究，相关研究成果会进一步丰富太阳能赛车整车开发的研究内容，同时也为工程中的整车开发和后期的智能驾驶提供一定的理论基础和技术支持。 |
| 作者： | 刘泽华 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 崔俊杰;丁明军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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