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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于自動(dòng)傾斜控制（ATC）技術(shù)的新型概念車
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)汽車轉(zhuǎn)彎安全的分析，運(yùn)用懸掛的自動(dòng)傾斜控制（ATC）系統(tǒng)，改變汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的傾斜度，利用地面對(duì)車輛的支持力在向心方向的分力，為車輛轉(zhuǎn)彎提供向心力。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)能夠有效地控制車體傾斜，且響應(yīng)速度快（響應(yīng)時(shí)間低于0.1s），計(jì)算準(zhǔn)確率高（出錯(cuò)率低于1%），不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)及搖擺。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)為提高車輛在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的安全性、舒適性，增強(qiáng)車輛對(duì)地面的適應(yīng)性，減小轉(zhuǎn)彎半徑和轉(zhuǎn)彎時(shí)的能量損失，防止車輛側(cè)翻而設(shè)計(jì)。 自然界中無(wú)論是奔跑還是飛翔的動(dòng)物，轉(zhuǎn)彎時(shí)都是主動(dòng)向心傾斜的，而普通汽車由于慣性作用，轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)離心傾斜，使乘員產(chǎn)生強(qiáng)烈的外甩感覺(jué)，舒適度較差。 本概念車通過(guò)自動(dòng)傾斜控制（ATC）系統(tǒng)，采集車速、前輪轉(zhuǎn)彎角度和地面傾斜度等參數(shù)，并計(jì)算出最適合的側(cè)傾角，自動(dòng)地控制雙平行四連桿機(jī)構(gòu)，調(diào)整車輪和車身的傾斜方向和角度，利用地面對(duì)車輛的支持力在向心方向的分力，為車輛轉(zhuǎn)彎提供更大的向心力。 該系統(tǒng)可以很好地提高車輛的轉(zhuǎn)彎性能，不僅大大減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，而且非常有利于車輛高速轉(zhuǎn)彎。由于車身的傾斜，使得乘員所受外力始終垂直車輛向下，使車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的舒適性大為提高。傾斜轉(zhuǎn)彎方式使得本車在轉(zhuǎn)彎時(shí)比普通汽車擁有了更大的立地面積，降低了車體側(cè)翻的危險(xiǎn)。 經(jīng)實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)能夠有效地控制車體傾斜，響應(yīng)時(shí)間少于0.1S，傾斜度計(jì)算精確到0.1°，控制誤差小于1°，最大側(cè)傾角可達(dá)32°。安全模式會(huì)在危險(xiǎn)狀況下自動(dòng)開(kāi)啟，以保護(hù)人員和車輛。此外，系統(tǒng)還擁有程序錯(cuò)誤診斷以及自我修復(fù)功能，極大地提高了系統(tǒng)的安全性。 該作品的設(shè)計(jì)完全由學(xué)生耗費(fèi)1年多時(shí)間獨(dú)立完成，成果具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本系統(tǒng)為提高車輛在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的安全性、舒適性，增強(qiáng)車輛對(duì)地面的適應(yīng)性，減小轉(zhuǎn)彎半徑，減小轉(zhuǎn)彎時(shí)的能量損失，防止車輛側(cè)翻而設(shè)計(jì)。 本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)汽車轉(zhuǎn)彎安全的分析，運(yùn)用懸掛的自動(dòng)傾斜控制（ATC）系統(tǒng)，改變汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的傾斜度，利用地面對(duì)車輛的支持力在向心方向的分力，為車輛轉(zhuǎn)彎提供向心力。 關(guān)鍵技術(shù): Active Tilt Control自動(dòng)傾斜控制技術(shù)、雙平行四連桿平行控制技術(shù)、雙平行四連桿消除側(cè)滑量技術(shù)、NARROW式懸掛系統(tǒng)、路面傾斜自適應(yīng)技術(shù)、獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)、PWM控制技術(shù)、AVR單片機(jī)、高速運(yùn)算算法設(shè)計(jì)、非接觸精確測(cè)速。 主要技術(shù)指標(biāo)： 轉(zhuǎn)向角測(cè)量精度：<0.1° 加速度計(jì)算精度：<0.01N/kg 車身準(zhǔn)確傾斜度：<0.5° 是否考慮路面傾斜：是 運(yùn)算速度：8M/S 反應(yīng)周期：<0.005S 液晶顯示語(yǔ)言：中文 安全模式：有 安全模式工作方式：限制操作+警報(bào) 安全模式反應(yīng)時(shí)間：<0.05S 最小轉(zhuǎn)彎半徑：4.4m 最大側(cè)傾角：33° 最大向心加速度（無(wú)摩擦情況下）6.124m/S2 連桿機(jī)構(gòu)角度變化范圍：32°-122°
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)汽車轉(zhuǎn)彎安全的分析，運(yùn)用懸掛的自動(dòng)傾斜控制（ATC）系統(tǒng)，改變汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的傾斜度，利用地面對(duì)車輛的支持力在向心方向的分力，為車輛轉(zhuǎn)彎提供向心力。 與現(xiàn)有車輛的轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)對(duì)地面的摩擦力需求較小，地面適應(yīng)性增強(qiáng)；轉(zhuǎn)彎時(shí)受力均衡，對(duì)車輪系統(tǒng)的磨損降低；人員在車上感覺(jué)不到側(cè)甩造成的不適，舒適性增強(qiáng)；由于提高了地面對(duì)車輪的側(cè)向反作用力，使得車輛在同樣的地面上可以獲得更大的向心力，從而大大減小了車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，也使得車輛的極限轉(zhuǎn)彎性能大為提高，提高了車輛的安全性。同時(shí)，汽車可在高速過(guò)彎時(shí)無(wú)須急劇剎車降低車速，可以減少能源消耗。 雙平行四連桿控制及消除側(cè)滑量技術(shù)將車輛側(cè)傾轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)滑量的絕大部分消除。 采用單片機(jī)控制電機(jī)-絲桿構(gòu)成的執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)行駛車輛傾斜控制，響應(yīng)速度快，操作性好、靈活度高，結(jié)構(gòu)輕巧、成本低廉。 采用獨(dú)立的運(yùn)算控制器（AVR），運(yùn)算速度達(dá)到8M/S。響應(yīng)速度快、運(yùn)算準(zhǔn)確，有更好的靈活性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2008年廣東省電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽“廣新東方杯”汽車電子專題競(jìng)賽 廣東省教育廳主辦 一等獎(jiǎng) 2009年 第十屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽 廣東省團(tuán)委主辦 一等獎(jiǎng) 2009年 “挑戰(zhàn)杯”校內(nèi)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽 校團(tuán)委主辦 二等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、模型、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像、樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 應(yīng)用ATC（自動(dòng)傾斜控制技術(shù)）的車輛，基于其獨(dú)特的懸架結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)彎側(cè)傾時(shí)，利用地面對(duì)車輛的支持力在向心方向的分力，增大轉(zhuǎn)彎所需的向心力。轉(zhuǎn)彎時(shí)速度越快，其車體傾斜越大，車體側(cè)傾所提供的向心力也越大。 本系統(tǒng)采用外露式懸掛系統(tǒng)，搭配可以在彎道中自動(dòng)依照向心加速度進(jìn)行傾斜的車身結(jié)構(gòu)，使得車輪在彎道上始終保持同直線行駛時(shí)與地面接觸的面積，這樣一來(lái)汽車可在高速過(guò)彎時(shí)無(wú)須降低車速。同時(shí)，像摩托車一樣用自身的傾斜去抵消轉(zhuǎn)向時(shí)的離心作用的設(shè)計(jì)使得駕駛者的舒適性大為提高。 國(guó)內(nèi)暫時(shí)還沒(méi)有此類汽車的相關(guān)報(bào)道，但是其卓越的高速轉(zhuǎn)彎性能、更好的安全性和舒適性等優(yōu)點(diǎn)，使其擁有了極其強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 本類產(chǎn)品目前的市場(chǎng)占有率幾乎為零，有廣闊的市場(chǎng)空間。因此吸引了包括梅塞德斯-奔馳、意大利APRILIA機(jī)車、TVG等大公司爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)。如果先于以上公司推出量產(chǎn)版的產(chǎn)品（無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外），不僅可以搶占本類汽車的市場(chǎng)，還可以大大擴(kuò)大生產(chǎn)商的影響力。
同類課題研究水平概述
- 奔馳公司于1997年法蘭克福車展上推出了一款Vision F300 Life Jet三輪概念車。 F300車長(zhǎng)3950毫米，寬1730毫米，高1530毫米，最高時(shí)速211km/h。F300最核心的技術(shù)就是ATC（Active Tilt Control自動(dòng)傾斜控制技術(shù)）。系統(tǒng)由電力系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)組成，通過(guò)傳感器采樣行駛狀態(tài)和路面情況，單片機(jī)對(duì)偏航角度，縱向車速，加速度，方向盤轉(zhuǎn)向角和前輪液壓氣缸的位置都可自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。類似摩托車，在過(guò)彎時(shí)速度越快，側(cè)傾越大。 除此之外，還有阿納海姆AFVI大展上展出的那羅概念車，同樣是運(yùn)用了主動(dòng)傾斜技術(shù)，那羅車通過(guò)計(jì)算車速和轉(zhuǎn)彎角度，會(huì)自動(dòng)調(diào)整輪胎和車身的傾斜方向和角度。 2008年Automotive X Prize大賽中，出現(xiàn)了一款可在彎道車身傾斜的四輪小車TVA Gazelle，成為了矚目的焦點(diǎn).TVA原廠表示，這輛概念車與傳統(tǒng)汽車采用一樣的四輪配置。類似于賽車的外露式懸吊結(jié)構(gòu)，搭配可以在彎道中自動(dòng)依照離心力與加速度進(jìn)行傾斜的車身結(jié)構(gòu)，使得車輪在彎道上始終保持同直線行駛時(shí)與地面接觸的面積，這樣TVA在高速過(guò)彎時(shí)無(wú)須降低車速。 國(guó)內(nèi)暫時(shí)還沒(méi)有此類汽車的相關(guān)報(bào)道。
