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      自制獨立懸架攀爬車

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      樓主
      發表于 2018-8-13 11:14:16 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
      在我上初中的時候,就開始迷上了越野車。那時候什么也不懂,什么也不會,只能看看視頻,鼓搗鼓搗玩具。上了高中完全失去了自由,想法就擱置了,一直到上大學才有時間和能力完成了這個小時候的夢想,設計并加工了一個越野車的遙控模型。
      因為喜歡軍用悍馬(HMMWV),所以整體結構參照的HMMWV的底盤結構:四輪獨立懸架+輪邊減速器。
      然而HMMWV的定位是一輛軍用卡車,其設計目標是高機動性,底盤結構更適于高速穿越,因此懸架行程并不夸張,不是很適合攀巖,但是高速穩定性很好。
      而我要設計的是一個攀爬車,因此需要在雙橫臂+輪邊減速器的結構基礎上增大懸架行程,對懸架幾何進行針對性設計。
      為了便于維護,減少備件種類數量,前后懸架使用相同的零件。為了增加通過性,靈活控制前后橋的動力分配,使用了前后雙電機的形式,前后各一套完全對稱的動力傳動系統,車架也是前后對稱的。這樣還有一個好處,可以在玩一段時間之后,車頭車尾互換,讓齒輪和傳動結構能夠均勻磨損。
      為了增加靈活性,設計了四輪轉向,不僅能夠減小轉彎半徑,還能夠斜向行駛,有利于脫困。
      為了有足夠的轉向力矩,使用了并聯雙舵機,也就是說全車一共需要4個舵機。電池使用的是4節18650,方便對稱布置。為了自由分配前后動力,使用了雙電調分別驅動前后電機。遙控器使用了6通道的板控。輪胎選用了超級便宜的大腳輪胎,一方面上學的時候囊中羞澀,另一方面輪輞內部空間充足,便于布置輪邊減速器。
      設計完了,開始漫長的加工過程。
      首先加工的是齒輪箱,也是這輛車上最難加工的零件。線切割,鋁件容易斷絲,所以加工時小心翼翼。還好一次成功。
      車的齒輪來自本田,拆機件。尼龍齒,運行順滑靜音,超級耐磨。然而拆機件難以找到配件,得十分珍惜,一旦壞了車也就報廢了。
      大齒輪軸用4130鋼管和45#鋼板切割拼接而成。鋼管經過切割拋光之后質感相當不錯。
      因為獨立懸架的半軸是隨著車輪跳動而相對車身擺動的,因此半軸內外兩端都需要使用萬向節。為了省錢,充分利用現有的材料,我構思了一種十字軸萬向節。萬向節使用鋼管、鋼珠和鋼軸組成,可使用線切割完成制作。驕傲一下。
      制作完的萬向節如下,無運動干涉角度可達50度,直徑最大12mm。最方便的是可以直接做到半軸上,省去了連接的麻煩。
      全車的萬向節零件,金屬質感,閃閃發光。
      大齒輪裝上齒輪軸和萬向節,機械感一下子就冒出來了
      大齒輪完成了,齒輪箱也就基本完成
      說一下輪邊減速器,也算這輛車一個特點。整個輪邊減速器都是自己設計的,包括齒輪。輪邊減速器的加入,使整車的底盤抬升了20毫米,對通過性的提高起了很大的作用。同時由于具有減速的作用,還減小了齒輪箱、半軸的負擔,延長了傳動系統的壽命。
      首先是輸出齒輪,先用線切割將齒廓切割出來。
      接下來在車床上鉆中心軸孔。
      齒輪軸用塞打螺栓切割成,因為塞打螺栓同時具有標準螺紋和精度較高的軸。
      接下來是最關鍵的一步了,焊接。就是把齒輪和齒輪軸焊接到一起,還要保證齒輪和軸的高度同軸。然而僅僅靠齒輪中心孔是無法保證定位的,因為焊接應力會把事情搞得七扭八歪。所以我使用了焊接夾具。
      將齒輪和齒輪軸裝進夾具,做好定位并夾緊,焊接時使用氬弧焊在對稱位置逐點焊接,讓焊接應力互相制衡。結果不錯,同軸度相當好。
      然后是輸入齒輪,輸入齒輪由于比較小,因此輸入齒輪軸沒有使用焊接的方式,而是使用的螺紋連接。
      輪邊減速器的殼體,由于內部結構比較復雜,所以用不同結構的板拼接而成。
      整體裝配完成后的外形,已經安裝了萬向節和半軸。
      接下來是懸架。獨立懸架由于受到結構的限制,懸架行程不能做到非獨立懸架那么大,為了盡量獲取最大的懸架行程,將擺臂設計的盡量長。上擺臂用鋁合金材料線切割做成,下擺臂用不銹鋼線切割完成后拼接成。
      這輛車沒有使用傳統的螺旋彈簧,也沒有減震器。為什么這樣做,因為速度很低,基本沒有什么路面沖擊,僅有的一點也被輪胎吸收了。所以我直接用連桿把擺臂的運動傳遞到了搖臂上,搖臂與車身使用扭轉彈簧連接,可以提供支撐和穩定車身。下圖就是懸架的搖臂。
      轉向使用豎直布置的舵機,這樣布置舵機搖臂在豎直面內擺動,可以讓球頭獲得更大的擺動幅度,從而獲得最大的懸架行程。
      懸架的整體裝配。
      懸架行程還可以,易拉罐的高度基本等于車輪直徑。
      裝上車輪,看一下兩種轉向形式,一種是反向偏轉,以縮小轉彎半徑,一種是同向偏轉,斜向行駛。
      為了保護齒輪箱,在底部安裝了不銹鋼護甲,又是閃閃發光。
      到此機械部分就基本完成了。接下來安裝電池、電壓監測、遙控接收器、電調,連接舵機。雙電調四舵機,布線有點亂啊。
      第一次下地試車的視頻,先拿一塊破方磚試試手。
      然后又測試了一下90度的接近角。
      后來發現,由于前后完全一樣,所以軸荷比是50:50,這并不利于攀巖,因為一旦開始爬石頭,車身的重量就大部分或全部壓在了后輪上,前輪缺失了附著力,所以又在前輪上設計了一個配重塊,一方面可以將重心前移,給前輪更多的附著力,另一方面由于配重塊布置的很低,還可以降低整車重心。
      為了保護前減速器殼體,又給車安裝了保險杠。終于可以輕松分辨前后了。
      到此這輛車就算完成了。到現在,這輛車已經陪我兩年半了,我也帶著他走過了很多地方,從學校到唐山老家,到南京爬過,后來到蘇州,爬過了大焦山、天平山、石湖、尹山湖,當然也走過著名的靈白線。因為這輛車,我也認識了很多模友,玩車的樂趣又提升了。
      最后放一些覺得比較好的視頻吧

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      沙發
      發表于 2018-11-16 01:45:35 來自手機 | 只看該作者
      沒發現減震器
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      板凳
       樓主| 發表于 2018-11-27 16:54:48 | 只看該作者

      是沒有,減震只有高速才有用,這個車沒必要了
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      地板
      發表于 2021-12-1 18:29:08 來自手機 | 只看該作者
      不錯不錯,騷得丫批
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