残障人士辅助驾驶系统的设计仿真及样机研制

摘要

残疾人作为社会的重要组成部分，由于其客观存在的生理缺陷，需要得到更多的扶持和帮助，这也体现着一个国家的和谐程度。随着我国综合国力的不断增强，我国居民的生活水平也日渐提高，汽车作为高档消费品渐渐进入普通百姓家，而残疾人朋友却一直与汽车无缘。而相比于国内发展的滞后，欧美等发达国家早在二十多年前便开始了辅助驾驶系统的开发，以帮助下肢残疾人使用双手控制汽车，至今已有较为成熟的产品应用于实践中。因此，对残障人士辅助驾驶系统的研究在我国有着非常重要的社会意义和广阔的应用前景。
　　 本文首先对国内外各类辅助驾驶系统进行了分析，通过对各个系统油门及刹车踏板控制方式的比较，提出了借鉴自行车和摩托车操作的总体方案，并从功能完整性及可靠性出发，对残障人士辅助驾驶系统进行了详细的方案设计，实现了油门和刹车互锁，刹车优先和刹车自锁等功能。
　　 其次利用SolidWorks设计软件构建残障人士辅助驾驶系统三维模型，并对刹车系统的可靠性进行了理论分析，同时利用COSMOSMotion软件对刹车系统进行仿真，以进一步验证其可靠性；并利用COSMOSWorks软件对关键零件进行有限元分析以验证其安全系数。
　　 最后通过制作样机来验证此辅助驾驶系统的可操作性，并总结需要改进的方面，为以后的进一步研究打好基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 我国残疾人事业发展综述

1.2 面向残疾人的汽车辅助驾驶系统发展综述

1.2.1 开发辅助驾驶系统的缘由及意义

1.2.2 残障人士辅助驾驶系统的关键技术

1.3 本章小结

第二章 国内外残障人士辅助驾驶系统的技术现状

2.1 国外残疾人驾驶系统的发展现状

2.2 国内残疾人驾驶系统的发展现状

2.2.1 油门控制功能

2.2.2 刹车控制功能

2.2.3 油门和刹车的分离及刹车优先功能

2.2.4 刹车驻车自锁功能

2.2.5 转向机构

2.3 各类辅助驾驶系统优缺点分析

2.4 本课题研究内容

2.5 本章小结

第三章 新型残障人士辅助驾驶系统的方案设计

3.1 机械系统总体方案设计

3.1.1 形态学矩阵

3.1.2 总体方案求解

3.1.3 机械总体方案设计的目的和内容

3.2 执行系统设计

3.3 传动系统设计

3.3.1 刹车部分

3.3.2 油门部分

3.3.3 油门和刹车互锁及刹车优先设计

3.3.4 接口设计

3.4 刹车自锁机构设计

3.5 优化设计

3.6 最终方案

3.7 本章小结

第四章 残障人士辅助驾驶系统的三维虚拟设计及分析

4.1 SolidWorks介绍

4.1.1 简介

4.1.2 SolidWorks特点

4.1.3 SolidWorks三维实体的建模过程

4.2 辅助驾驶系统三维虚拟建模

4.2.1 压紧机构

4.2.2 刹车传动机构建模

4.2.3 执行机构建模

4.2.4 接口建模

4.2.5 油门线及刹车线穿法

4.3 刹车系统运动分析

4.3.1 位移分析

4.3.2 速度分析

4.4 本章小结

第五章 残障人士辅助驾驶系统的仿真及有限元分析

5.1 虚拟样机技术

5.1.1 虚拟样机技术的形成与发展

5.1.2 虚拟样机技术在工程中的应用

5.1.3 虚拟样机技术的相关技术

5.1.4 虚拟样机系统的开发流程

5.2 有限元基本理论

5.2.1 有限元的基本概念

5.2.2 有限元方法的基本步骤

5.3 COSMOS有限元分析软件介绍

5.3.1 简介

5.3.2 COSMOS的特点

5.4 刹车系统的运动学及动力学仿真

5.4.1 COSMOSMotion简介

5.4.2 仿真过程

5.5 机构零件的有限元分析

5.5.1 COSMOSWorks简介

5.5.2关键零件的分析

5.6 本章小结

第六章 残障人士辅助驾驶系统样机制作及试验

6.1 样机制作

6.2 样机调试

6.3 试验

6.4 存在问题分析

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢