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L車改裝淺析及性能測(cè)試

電子工程師 ? 來(lái)源:fqj ? 2019-05-06 10:54 ? 次閱讀

明天就五一了,祝各位辛勤勞動(dòng)調(diào)車的車友們節(jié)日快樂(lè),也要給自己放個(gè)假,主要是給不斷被你折騰的小車放個(gè)假,然后去看個(gè)電影“復(fù)仇者聯(lián)盟4—終局之戰(zhàn)”,快哉!

放假之前呢,還是和大家聊聊上期預(yù)告過(guò)的L車改造。之前的帖子里提到過(guò)關(guān)于室外越野組車模選擇,根據(jù)該組別的比賽任務(wù),我們推薦使用L車。由于需要適應(yīng)比較復(fù)雜的路況,包括草地、≤2CM硬質(zhì)路坎、沙坑、≤2CM水坑等,車模的減懸掛和底盤高度尤為重要;同時(shí)由于車模變長(zhǎng),軸距變長(zhǎng),比傳統(tǒng)車模需要的轉(zhuǎn)彎半徑更大,需要滿足高速通過(guò)80CM最小轉(zhuǎn)彎半徑;另外呢最基本的編碼器安裝也帶來(lái)了改進(jìn)方案;所以今天討論的三個(gè)重點(diǎn)來(lái)了,編碼器安裝、減震懸掛改造及轉(zhuǎn)向改造。

測(cè)試平臺(tái)搭建

為了動(dòng)態(tài)性能測(cè)試的方便,我們用LPC54606搭建了一個(gè)遙控L車來(lái)進(jìn)行測(cè)試。使用逐飛的LPC普通組主板+LPC核心板+MOS單驅(qū)搭建的測(cè)試平臺(tái)對(duì)車模進(jìn)行控制。通過(guò)采集接收機(jī)的PWM占空比信號(hào),解析出遙控器的動(dòng)作。并使用LPC控制電機(jī)以及舵機(jī)動(dòng)作。如下圖:

由于L車采用了四輪驅(qū)動(dòng)的方式,中間有傳動(dòng)軸作為傳動(dòng)裝置,直接導(dǎo)致了底板空間被一分為二,并且豎向安裝的電機(jī)、舵機(jī)和電池,占用了幾乎全部底板空間。

所以如果參賽選手想要將PCB固定在車體上,可能需要借助于傳動(dòng)軸上方的保護(hù)架,同時(shí)還起到抬高防止電路板泡水的作用。我們的L車測(cè)試平臺(tái)采用了二樓板+銅柱的方式將LPC主板以及單電機(jī)驅(qū)動(dòng)固定在車體上,二樓板用薄密度板按照固定架孔位鉆孔并用電工膠帶纏繞包裹。

不過(guò)考慮到室外越野組的環(huán)境可能存在有水的情況,建議用其他材質(zhì)(如玻纖板,亞克力板)代替不防水的材料。(如下圖所示):

L車編碼器安裝

由于L車并未提供編碼器固定位,所以為了實(shí)現(xiàn)測(cè)速及閉環(huán)控制,逐飛原創(chuàng)了一種編碼器固定架+聯(lián)軸器的方式實(shí)現(xiàn)測(cè)速。(之前的帖子里有提到,友商們很快也復(fù)制了這種方案,友商的復(fù)制說(shuō)明這種方案得到了友商的認(rèn)可,感謝認(rèn)可!)。

但是在測(cè)試過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)舊款銅制硬連接聯(lián)軸器由于安裝精度的問(wèn)題,很容易造成不同心的問(wèn)題,導(dǎo)致編碼器要承受非常大的抖動(dòng)。容易造成軸承松脫及損壞,為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們推薦使用新款萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器,由于萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器可以允許很大程度上的安裝誤差,非常顯著的改善了編碼器抖動(dòng)的問(wèn)題,同時(shí)我們也主動(dòng)為已經(jīng)購(gòu)買了舊款銅制硬連接聯(lián)軸器的車友們提供了免費(fèi)更換為萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器的服務(wù)(更換前后對(duì)比如下圖)。

L車減懸掛改造

由于越野組的賽道環(huán)境復(fù)雜,如果出現(xiàn)坡道,或小臺(tái)階等可能導(dǎo)致車體跳起的路段,如果車輛的懸掛調(diào)教不當(dāng),可能會(huì)導(dǎo)致車體彈跳,如果在速度很快的情況下,彈跳可能導(dǎo)致車輛姿態(tài)異常,導(dǎo)致難以尋跡或降低車速。

可能是由于個(gè)例,剛開始我們拿到的這臺(tái)L車車模的時(shí)候,4個(gè)輪子的懸掛非常緊,不但難以被壓縮,卸力后回彈速度也非常之慢。幾乎完全喪失了獨(dú)立懸掛的特性,所以必須加以改造。經(jīng)排查,基本確定兩個(gè)因素導(dǎo)致懸掛過(guò)于僵硬。

1、懸掛下擺臂轉(zhuǎn)軸的部分被固定的過(guò)于緊密(見(jiàn)下圖)。由于弧形的蓋子直接壓住下擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)部分,沒(méi)有足夠的間隙轉(zhuǎn)動(dòng),導(dǎo)致下擺臂阻力過(guò)大。

2、液壓避震器的阻尼過(guò)大。一只良好工作的避震器應(yīng)該可以被快速壓縮并以一定的阻尼緩速回彈。但原廠未經(jīng)調(diào)教的避震器在使用時(shí)無(wú)論壓縮還是回彈都過(guò)于遲緩。解決的辦法是調(diào)整下圖中標(biāo)注的部分。將此處的固定環(huán)擰松,可以很大程度上解決避震器阻尼過(guò)大的問(wèn)題。

也可以將避震筒內(nèi)的避震油更換為流動(dòng)性更好的避震油(比如逐飛小店里的),以更大程度上減小回彈阻尼。(見(jiàn)下圖,注意在拆開避震筒頂蓋時(shí),可能會(huì)有油液流出)。避震器的完全拆解圖如下。

轉(zhuǎn)向改造

由于L車軸距長(zhǎng),轉(zhuǎn)彎半徑大,但其本身原裝的轉(zhuǎn)向幅度較小,同時(shí)原裝連接球頭也有些不牢靠,我們?cè)跍y(cè)試的時(shí)候曾因?yàn)樽矒糁苯訉⑶稗D(zhuǎn)向連桿蹦出。所以前輪轉(zhuǎn)向最大化基本是必需做如下改動(dòng)。

原車模前轉(zhuǎn)向球頭用的是活扣,如果拉桿受力形變比較大,就容易蹦出來(lái),這也是為什么原車會(huì)把靠近車輪的球頭放在下邊,放在上邊會(huì)很容易蹦出來(lái),但放下面連接造成拉桿的角度太大,改裝成下圖所示,改用逐飛的塑料球頭連接,用螺帽固定,拉桿角度更合適,同時(shí)沒(méi)有蹦出的風(fēng)險(xiǎn)。需要把原來(lái)球頭取掉,孔擴(kuò)成3mm的,用3*16的螺釘來(lái)連接固定,換兩個(gè)新的球頭,原來(lái)的拉桿可以繼續(xù)使用。

同理,舵機(jī)的擺臂拉桿也需要做同樣的球頭更換,中間的金屬拉桿可以用原來(lái)的,兩頭換成逐飛的球頭,同樣用螺釘固定連接,如下圖:

如果想盡量大的增加前輪轉(zhuǎn)向角度,就需要去削除一些阻礙轉(zhuǎn)向臂轉(zhuǎn)動(dòng)的位置,保證轉(zhuǎn)向大且順暢,同時(shí)不能削得太多導(dǎo)致車模塑料連接件強(qiáng)度夠,這個(gè)度就需要根據(jù)自己的控制需求把握了,削除位置如下圖:

當(dāng)然,說(shuō)到轉(zhuǎn)向改造,就不能不提前段時(shí)間在卓老師公眾號(hào)上出現(xiàn)過(guò)的前后輪聯(lián)動(dòng)改造方案,我們也做了類似的改造并進(jìn)行了飆車測(cè)試,整體效果如下圖:

改造過(guò)程詳解

第一步:舵機(jī)擺臂這里需要兩邊各固定一個(gè)球頭,右邊這個(gè)球頭連接長(zhǎng)拉桿,帶動(dòng)后邊的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),所以需要將原來(lái)的球頭換成長(zhǎng)螺絲,用螺帽將兩邊的球頭鎖死。

第二步:固定后輪的拉桿需要拆掉,更換成可以左右活動(dòng)的結(jié)構(gòu),但是該拉桿靠近齒輪那端,拆起來(lái)比較復(fù)雜,一定要特別注意結(jié)構(gòu)和順序,以免拆了無(wú)法還原。

第三步:如下圖所示,將用于固定轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的固定板先固定在車身上,需要先打好對(duì)應(yīng)的孔位。裝上兩邊聯(lián)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

固定板的低成本解決方案是用PCB做,選擇2MM的厚度,兩面敷銅,增加固定板強(qiáng)度,固定板的尺寸和孔位可參考下圖:

L車改裝淺析及性能測(cè)試

第四步:后輪擺臂上安裝銅柱抬高固定球頭,便于連接聯(lián)動(dòng)裝置,如下圖所示,從左到右,箭頭1處所用銅柱為28mm高,這個(gè)高度比較合適,太矮的話,會(huì)增大拉桿的角度,太高就會(huì)撞到上邊的長(zhǎng)拉桿,銅柱的螺紋是M3標(biāo)準(zhǔn)的,后輪的擺臂孔需要用M3的鉆頭擴(kuò)一下;

同理,箭頭2處的螺釘是上了一個(gè)螺帽(此處的螺釘需要用到20mm長(zhǎng)的),將此處的球頭高度降低,來(lái)減小拉桿的角度,這樣,如果車受力往下沉,此處拉桿基本可以呈現(xiàn)一個(gè)水平狀態(tài),同時(shí)還保證了球頭的活動(dòng)空間,不會(huì)和上面的擺臂摩擦;箭頭3處的拉桿的長(zhǎng)度是決定箭頭4處立柱的距離,這個(gè)距離會(huì)決定長(zhǎng)拉桿的角度,圖上的距離大概是37mm;箭頭4處的轉(zhuǎn)向立柱,這個(gè)是需要購(gòu)買,淘寶上是有賣的,立柱里邊有螺紋孔,2.5mm大小,立柱是通過(guò)2.5mm的螺釘與底板固定住的,立柱是套在軸承里的,旋轉(zhuǎn)比較靈活。

第五步:舵機(jī)擺臂到后輪聯(lián)動(dòng)裝置的連接需要一根長(zhǎng)連桿,我們使用的150mm長(zhǎng)連桿,兩端依舊使用的逐飛的球頭固定,前面的整體圖也可以清晰的看明白這個(gè)結(jié)構(gòu)。

下圖為長(zhǎng)連桿和轉(zhuǎn)向柱的局部示意圖,轉(zhuǎn)向柱的孔位也需要自行擴(kuò)成3MM的。

總 結(jié)

后輪聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)向的改裝方法就是這樣,也不是太復(fù)雜,我們對(duì)比測(cè)試了兩種結(jié)構(gòu)的性能,改為前后輪聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)向后,轉(zhuǎn)彎半徑的確很小了,非常靈活,但也正是這種靈活增加了控制難度,真車也有采用這種結(jié)構(gòu)輔助轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì),但后輪的隨動(dòng)幅度很小,不然在高速情況下會(huì)大大降低車輛的穩(wěn)定性。

對(duì)于這種相較于真車而言精度低且需要速度快的車模競(jìng)速比賽來(lái)說(shuō),這種異常靈活的狀態(tài)比較難控制,測(cè)試視頻中可以發(fā)現(xiàn)前后輪聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)在高速狀態(tài)下跑不了直線,各種虛位帶來(lái)的晃動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致其走蛇形,當(dāng)然正式比賽倒也沒(méi)有那么快的速度,但是聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,出問(wèn)題的概率越高,個(gè)人認(rèn)為對(duì)大多數(shù)選手來(lái)說(shuō)這種改裝并不占多大優(yōu)勢(shì),只改前面比較穩(wěn)妥。

當(dāng)然如果愿意挑戰(zhàn)這種控制難度,可以參照這種方式進(jìn)行改裝,自己找材料改造的話成本也增加不了多少(當(dāng)然也可以選擇購(gòu)買整套,貌似淘寶上也有賣,PS:逐飛沒(méi)有整套改裝方案,因?yàn)樽鲞@個(gè)測(cè)試不是為了賣點(diǎn)東西搶誰(shuí)的生意,純分析方案),只是平時(shí)檢修維護(hù)比較麻煩。

另外還可以在這個(gè)基礎(chǔ)上再給兩根旋轉(zhuǎn)柱上端加一片PCB進(jìn)行固定,這樣可以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,我們只是做個(gè)測(cè)試,便沒(méi)再做過(guò)多的改造,也許還有更好的方法,需要車友們自己多開腦洞,加油!

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原文標(biāo)題:L車改裝淺析及性能測(cè)試

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