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越野车遥控模型DIY

在我上初中的时候,就开始迷上了越野车。那时候什么也不懂,什么也不会,只能看看视频,鼓捣鼓捣玩具。上了高中完全失去了自由,想法就搁置了,一直到上大学才有时间和能力完成了这个小时候的梦想,设计并加工了一个越野车的遥控模型。

越野车遥控模型DIY
因为喜欢军用悍马(HMMWV),所以整体结构参照的HMMWV的底盘结构:四轮独立悬架+轮边减速器。
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然而HMMWV的定位是一辆军用卡车,其设计目标是高机动性,底盘结构更适于高速穿越,因此悬架行程并不夸张,不是很适合攀岩,但是高速稳定性很好。
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而我要设计的是一个攀爬车,因此需要在双横臂+轮边减速器的结构基础上增大悬架行程,对悬架几何进行针对性设计。
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为了便于维护,减少备件种类数量,前后悬架使用相同的零件。为了增加通过性,灵活控制前后桥的动力分配,使用了前后双电机的形式,前后各一套完全对称的动力传动系统,车架也是前后对称的。这样还有一个好处,可以在玩一段时间之后,车头车尾互换,让齿轮和传动结构能够均匀磨损。
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为了增加灵活性,设计了四轮转向,不仅能够减小转弯半径,还能够斜向行驶,有利于脱困。
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为了有足够的转向力矩,使用了并联双舵机,也就是说全车一共需要4个舵机。电池使用的是4节18650,方便对称布置。为了自由分配前后动力,使用了双电调分别驱动前后电机。遥控器使用了6通道的板控。轮胎选用了超级便宜的大脚轮胎,一方面上学的时候囊中羞涩,另一方面轮辋内部空间充足,便于布置轮边减速器。
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设计完了,开始漫长的加工过程。
首先加工的是齿轮箱,也是这辆车上最难加工的零件。线切割,铝件容易断丝,所以加工时小心翼翼。还好一次成功
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车的齿轮来自本田,拆机件。尼龙齿,运行顺滑静音,超级耐磨。然而拆机件难以找到配件,得十分珍惜,一旦坏了车也就报废了。
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大齿轮轴用4130钢管和45#钢板切割拼接而成。钢管经过切割抛光之后质感相当不错。
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因为独立悬架的半轴是随着车轮跳动而相对车身摆动的,因此半轴内外两端都需要使用万向节。为了省钱,充分利用现有的材料,我构思了一种十字轴万向节。万向节使用钢管、钢珠和钢轴组成,可使用线切割完成制作。骄傲一下。
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制作完的万向节如下,无运动干涉角度可达50度,直径最大12mm。最方便的是可以直接做到半轴上,省去了连接的麻烦。
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全车的万向节零件,金属质感,闪闪发光。
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大齿轮装上齿轮轴和万向节,机械感一下子就冒出来了
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大齿轮完成了,齿轮箱也就基本完成
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说一下轮边减速器,也算这辆车一个特点。整个轮边减速器都是自己设计的,包括齿轮。轮边减速器的加入,使整车的底盘抬升了20毫米,对通过性的提高起了很大的作用。同时由于具有减速的作用,还减小了齿轮箱、半轴的负担,延长了传动系统的寿命。
首先是输出齿轮,先用线切割将齿廓切割出来。
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接下来在车床上钻中心轴孔。
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齿轮轴用塞打螺栓切割成,因为塞打螺栓同时具有标准螺纹和精度较高的轴。
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接下来是最关键的一步了,焊接。就是把齿轮和齿轮轴焊接到一起,还要保证齿轮和轴的高度同轴。然而仅仅靠齿轮中心孔是无法保证定位的,因为焊接应力会把事情搞得七扭八歪。所以我使用了焊接夹具。
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将齿轮和齿轮轴装进夹具,做好定位并夹紧,焊接时使用氩弧焊在对称位置逐点焊接,让焊接应力互相制衡。结果不错,同轴度相当好。
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然后是输入齿轮,输入齿轮由于比较小,因此输入齿轮轴没有使用焊接的方式,而是使用的螺纹连接
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轮边减速器的壳体,由于内部结构比较复杂,所以用不同结构的板拼接而成。
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整体装配完成后的外形,已经安装了万向节和半轴。
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接下来是悬架。独立悬架由于受到结构的限制,悬架行程不能做到非独立悬架那么大,为了尽量获取最大的悬架行程,将摆臂设计的尽量长。上摆臂用铝合金材料线切割做成,下摆臂用不锈钢线切割完成后拼接成
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这辆车没有使用传统的螺旋弹簧,也没有减震器。为什么这样做,因为速度很低,基本没有什么路面冲击,仅有的一点也被轮胎吸收了。所以我直接用连杆把摆臂的运动传递到了摇臂上,摇臂与车身使用扭转弹簧连接,可以提供支撑和稳定车身。下图就是悬架的摇臂。
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转向使用竖直布置的舵机,这样布置舵机摇臂在竖直面内摆动,可以让球头获得更大的摆动幅度,从而获得最大的悬架行程。
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悬架的整体装配。
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悬架行程还可以,易拉罐的高度基本等于车轮直径。
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装上车轮,看一下两种转向形式,一种是反向偏转,以缩小转弯半径,一种是同向偏转,斜向行驶。
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为了保护齿轮箱,在底部安装了不锈钢护甲,又是闪闪发光。
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到此机械部分就基本完成了。接下来安装电池、电压监测、遥控接收器、电调,连接舵机。双电调四舵机,布线有点乱啊。
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第一次下地试车的视频,先拿一块破方砖试试手。
https://v.youku.com/v_show/id_XMzc3NzcyOTIwMA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
然后又测试了一下90度的接近角。
https://v.youku.com/v_show/id_XMzc3NzczNTA0OA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
后来发现,由于前后完全一样,所以轴荷比是50:50,这并不利于攀岩,因为一旦开始爬石头,车身的重量就大部分或全部压在了后轮上,前轮缺失了附着力,所以又在前轮上设计了一个配重块,一方面可以将重心前移,给前轮更多的附着力,另一方面由于配重块布置的很低,还可以降低整车重心。
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为了保护前减速器壳体,又给车安装了保险杠。终于可以轻松分辨前后了。
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到此这辆车就算完成了。到现在,这辆车已经陪我两年半了,我也带着他走过了很多地方,从学校到唐山老家,到南京爬过,后来到苏州,爬过了大焦山、天平山、石湖、尹山湖,当然也走过著名的灵白线。因为这辆车,我也认识了很多模友,玩车的乐趣又提升了。
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最后放一些觉得比较好的视频吧
https://v.youku.com/v_show/id_XMzc3Nzc0MDEzNg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
https://v.youku.com/v_show/id_XMzczNDA4NzY1Ng==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
https://v.youku.com/v_show/id_XMzczNDA4NTM2NA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
https://v.youku.com/v_show/id_XMzczNDA3MDE2MA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

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