【正文】 多方面的改造。 底盤加固原裝 B 型車模后懸掛底板與底盤采用的是活動(dòng)柔性連接，但這種方式會(huì)占用 底盤空間，并且小車在行駛過(guò)程中具有不可控因素，行駛不穩(wěn)定，于是小組決定 改掉這種結(jié)構(gòu)，采用剛性連接，使后懸掛底盤與底盤成為整體。對(duì)于前輪的前擺 臂處增加墊盤，調(diào)整后輪軸固定座方向，使底盤盡量低，降低車身重心，這對(duì)智 能車降速轉(zhuǎn)彎及通過(guò)障礙物時(shí)非常有利。0 電機(jī)連板 CAD 圖 輪胎處理 摩擦力分為靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力兩種。小車在直道前進(jìn)時(shí)，受到的主要 是靜摩擦力，靜摩擦力越小，說(shuō)明小車前進(jìn)阻力越??；在轉(zhuǎn)彎處，小車受到的7摩擦力主要為靜摩擦力，輪胎與賽道接觸為小車提供的靜摩擦力越大，小車在 轉(zhuǎn)彎處穩(wěn)定通過(guò)的速度也就越大。F = mv2（F ：靜摩擦力所提供的向心力；m ：小車質(zhì)量；v ：小車r轉(zhuǎn)彎處的線速度即穩(wěn)定速度；r ：小車的轉(zhuǎn)彎半徑。）同時(shí)減輕車身重量也能提高轉(zhuǎn)彎處的穩(wěn)定速度。這屆的輪胎處理是一個(gè)棘手的問(wèn)題，不能對(duì)輪胎過(guò)度打磨，禁止使用輪胎 橡膠套，還對(duì)輪胎粘性有限制。我們對(duì)輪胎最初的處理采用自然打磨法，小車 在光滑的地板上跑一段時(shí)間后，輪胎表面的輪胎渣就會(huì)被磨掉，變得光滑平整， 在跑道上輪胎效果較好。但是小車行駛時(shí)間加長(zhǎng)后，輪胎問(wèn)題又會(huì)出現(xiàn)。這種 方法不僅麻煩，還會(huì)因?yàn)榇蚰ヮl繁，縮短輪胎的使用壽命。輪胎摩擦力變差的原因，主要是輪胎表面起渣，導(dǎo)致輪胎與賽道表面不能 良好的接觸。我們用水洗干凈輪胎表面的物資，用毛糙的毛巾使勁擦拭輪胎表 面，是表面盡量平整。實(shí)際驗(yàn)證這種對(duì)輪胎的處理方法有較好的效果。 四輪定位 汽車的轉(zhuǎn)向車輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸三者之間的安裝具有一定的相對(duì)位置， 這種具有一定相對(duì)位置的安裝叫做轉(zhuǎn)向車輪定位，也稱前輪定位。前輪定位包 括主銷 后傾（角、）主銷內(nèi)傾（角、）前輪外傾（角）和前輪前束四個(gè)內(nèi)容。主銷后傾角從側(cè)面看車輪，轉(zhuǎn)向主銷(車輪轉(zhuǎn)向時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心)向后傾倒，稱為主銷后 傾 角。設(shè)置主銷后傾角后，主銷中心線的接地點(diǎn)與車輪中心的地面投影點(diǎn)之 間產(chǎn)生 距離(稱作主銷縱傾移距，與自行車的前輪叉梁向后傾斜的原理相 同)，使車輪的 接地點(diǎn)位于轉(zhuǎn)向主銷延長(zhǎng)線的后端，車輪就靠行駛中的滾動(dòng) 阻力被向后拉，使車 輪的方向自然朝向行駛方向。設(shè)定很大的主銷后傾角可 提高直線行駛性能，同時(shí) 主銷縱傾移距也增大。主銷縱傾移距過(guò)大，會(huì)使轉(zhuǎn) 向盤沉重，而且由于路面干擾 而加劇車輪的前后顛簸。8圖 主銷后傾結(jié)構(gòu)示意圖主銷內(nèi)傾角從車前后方向看輪胎時(shí)，主銷軸向車身內(nèi)側(cè)傾斜，該角度稱為主銷內(nèi)傾 角。 當(dāng)車輪以主銷為中心回轉(zhuǎn)時(shí)，車輪的最低點(diǎn)將陷入路面以下，但實(shí)際上 車輪下邊緣不可能陷入路面以下，而是將轉(zhuǎn)向車輪連同整個(gè)汽車前部向上抬起 一個(gè)相應(yīng)的高度，這樣汽車本身的重力有使轉(zhuǎn)向車輪回復(fù)到原來(lái)中間位置的 效應(yīng)，因而方向盤復(fù)位容易。此外，主銷內(nèi)傾角還使得主銷軸線與路面交點(diǎn)到車輪中心平面與地面交 線的 距離減小，從而減小轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向操縱輕 便，同時(shí)也可減少?gòu)霓D(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。但主銷內(nèi)傾角也不宜過(guò) 大，否則加速了 輪胎的磨損。9圖 主銷內(nèi)傾結(jié)構(gòu)示意圖前輪外傾從前后方向看車輪時(shí)，輪胎并非垂直安裝，而是稍微傾倒呈現(xiàn)“八”字 形張 開(kāi)，稱為負(fù)外傾，而朝反方向張開(kāi)時(shí)稱正外傾。使用斜線輪胎的鼎盛 時(shí)期，由于 使輪胎傾斜觸地便于方向盤的操作，所以外傾角設(shè)得比較大。汽 車一般將外傾角 設(shè)定得很小，接近垂直。汽車裝用扁平子午線輪胎不斷普 及，由于子午線輪胎的 特性(輪胎花紋剛性大，外胎面寬)，若設(shè)定大外傾角 會(huì)使輪胎磨偏，降低輪胎摩 擦力。還由于助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的不斷使用，也使 外傾角不斷縮小。盡管如此，設(shè)定 少許的外傾角可對(duì)車軸上的車輪軸承施加 適當(dāng)?shù)臋M推力。10圖 前輪外傾結(jié)構(gòu)示意圖前輪前束采用這種結(jié)構(gòu)目的是修正上述前輪外傾角引起的車輪向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。如前所 述，由于有外傾， 方向盤操作變得容易。另一方面，由于車輪傾斜，左右前輪 分別向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，為 了修正這個(gè)問(wèn)題，如果左右兩輪帶有向內(nèi)的角度，則正 負(fù)為零，左右兩輪可保持 直線行進(jìn)，減少輪胎磨損。圖 前輪前束結(jié)構(gòu)示意圖起初，我們隊(duì)車模的四輪定位是采取增大接觸面的原則，將前輪調(diào)為主11銷垂直車輪垂直，有較好的效果。但調(diào)試一段時(shí)間后，我們發(fā)現(xiàn)小車由于機(jī)械 磨損會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向沉重，輪胎單邊磨損、偏磨等問(wèn)題，這時(shí)就需要對(duì)前輪重新定 位。后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)整及分析，車在轉(zhuǎn)彎中，受力面主要為外側(cè)輪胎的外 邊沿，使其發(fā)生較大形變，導(dǎo)致外側(cè)輪胎的內(nèi)邊沿離開(kāi)地面，這樣就減小了前 輪接觸面，向心力減小，通過(guò)轉(zhuǎn)彎處的穩(wěn)定速度降低。為增加輪胎的受力面， 將前輪調(diào)為主銷內(nèi)傾，相對(duì)于在轉(zhuǎn)彎處對(duì)前輪進(jìn)行補(bǔ)償，使前輪與賽道的接觸 面增加。小車在小車轉(zhuǎn)彎情況雖然好轉(zhuǎn)，但是在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中受到較大阻力，不 能快速達(dá)到期望速度。另外安裝四輪時(shí)要注意盡量減少四輪虛位，尤其是前輪。可以增加墊片或 是減小前輪軸承間隙，使前輪不能左右晃動(dòng)，這樣可以提高小車在行駛過(guò)程中 的穩(wěn)定性。圖 前輪實(shí)際效果12 差速器的調(diào)整差速器的作用是在車模轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，降低后輪與地面之間的滑動(dòng)；并且還 可以保證在輪胎抱死的情況下不會(huì)損害到電機(jī)。差速器的特性是：阻力越大的 一側(cè)，驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速越低；而阻力越小的一側(cè)，驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速越高。以此 次使用的后輪差速器為例，在過(guò)彎時(shí)，因外側(cè)后輪輪胎所遇的阻力較小，輪速 便較高；而內(nèi)側(cè)前輪輪胎所遇的阻力較大，輪速便較低。差速器的調(diào)整中要注 意滾珠輪盤間的間隙，過(guò)松過(guò)緊都會(huì)使差速器性能降低，轉(zhuǎn)彎時(shí)阻力小的車輪 會(huì)打滑，從而影響車模的過(guò)彎性能。另外差速器齒輪與電機(jī)齒輪及編碼器齒輪的咬合程度也需要注意。如果咬 合太緊，相當(dāng)于對(duì)電機(jī)增加了額外的負(fù)載，對(duì)電機(jī)產(chǎn)生額外的消耗，對(duì)電機(jī)控 速造成影響。也不能咬合太松，否則會(huì)導(dǎo)致掃齒，磨損齒輪。用一張 A4 打印 紙隔在齒輪中間，能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)輪子即可。 舵機(jī)的安裝對(duì)于舵機(jī)，我們采用經(jīng)典的立式安裝，舵機(jī)的安裝位置決定了打角死區(qū)， 連桿的長(zhǎng)度由舵機(jī)的安裝位置及舵機(jī)擺桿的長(zhǎng)度共同決定。為了減小打角死 區(qū)，提高打角范圍，決定將舵機(jī)稍微靠車頭安裝，舵機(jī)高度適中。對(duì)于擺桿，我們?cè)O(shè)計(jì)了不同長(zhǎng)度的擺桿，通過(guò)實(shí)際檢驗(yàn)，確定舵機(jī)擺桿長(zhǎng) 度，并通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)得出符合智能車在高速情況下穩(wěn)定運(yùn)行的適合長(zhǎng)度。舵機(jī) 擺桿是將舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成橫擺運(yùn)動(dòng)的一種機(jī)構(gòu)。在智能車比賽里，通過(guò) 它將舵機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞到連接輪子上面的橫拉桿，實(shí)現(xiàn)輪子的左右轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向在智能車比賽中是至關(guān)重要，而擺桿的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到智能車轉(zhuǎn)向 靈敏度。舵機(jī)轉(zhuǎn)矩=舵機(jī)擺桿作用力*擺桿長(zhǎng)度通過(guò)公式可以得出：拉桿作用力越大，反應(yīng)越靈敏，轉(zhuǎn)向速度越快！轉(zhuǎn)矩一13定時(shí)，擺桿越長(zhǎng)，作用力就越小，所以擺桿又不能太長(zhǎng)。同時(shí)前輪的轉(zhuǎn)向度數(shù) 由橫桿的位移決定，擺桿越長(zhǎng)，舵機(jī)需要打角的度數(shù)越小。這就要求我們?cè)诙?機(jī)反應(yīng)靈敏度與響應(yīng)時(shí)間上找到一個(gè)合適的值。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，我們選擇了舵機(jī)擺 桿長(zhǎng)度為 32mm.圖 舵機(jī)安裝圖 擺桿 CAD14同時(shí)最終的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)還應(yīng)該盡量滿足符合阿克曼轉(zhuǎn)向理論，依據(jù)阿克曼轉(zhuǎn) 向幾何設(shè)計(jì)的車輛，沿著彎道轉(zhuǎn)彎時(shí)，利用四連桿的相等曲柄使內(nèi)側(cè)輪的轉(zhuǎn)向 角比外側(cè)輪大大約 2~4 度，使四個(gè)輪子路徑的圓心大致上交會(huì)于后軸的延長(zhǎng)線 上瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心，這樣可以使車輛在過(guò)彎時(shí)轉(zhuǎn)向輪處于純滾動(dòng)狀態(tài)，減少過(guò)彎 時(shí)的阻力，減小輪胎的磨損。圖 阿克曼轉(zhuǎn)向示意圖 保護(hù)桿在調(diào)車的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)如果保護(hù)桿過(guò)于強(qiáng)硬，即使與障礙物輕微的碰 撞也會(huì)使小車受到較大的沖擊力，使車身狀態(tài)發(fā)生較大改變，甚至被障礙物 擋住，不能繼續(xù)前進(jìn)。后將保護(hù)桿改為用環(huán)氧樹(shù)脂材料雕刻成的窄板，富有 彈性。在輕微的碰撞中，保護(hù)桿受力傾斜，既對(duì)力有一個(gè)緩沖的效果，又能 使前進(jìn)方向上的力變換方向，使小車得到旋轉(zhuǎn)的力，避過(guò)障礙物。安裝時(shí)要 注意與前輪的距離，當(dāng)小車檢測(cè)道路失敗，沖出跑道，猛地撞到墻壁，窄板 可能會(huì)與前輪接觸，阻止舵機(jī)打角，時(shí)間較長(zhǎng)的話，會(huì)燒毀舵機(jī)。15