关于机械结构的调试和传感器总结固定的总结
机械结构设计
一、影响车速的机械结构因素
调试中发现,在车模过弯时,转向舵机的负载会因为车轮转向角度增大而增大。为了尽可能降低转向舵机负载,对前轮的安装角度,即前轮定位进行了调整。前轮定位的作用是保障汽车直线行驶的稳定性,转向轻便和减少轮胎的磨损。前轮是转向轮,它的安装位置由主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束等4 个项目决定,反映了转向轮、主销和前轴等三者在车架上的位置关系
因此,前轮定位非常的关键,其作用如下
作用是保障汽车直线行驶的稳定性,转向轻
便和减少轮胎的磨损。
由主销内倾、
前轮定位安装位置由主销后倾决定
前轮外倾
前轮前束
1、主销后倾:是指主销装在前轴,上端略向后倾斜的角度。
它使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车
轮偏转方向相反,迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中
间位置上。由此,主销后倾角越大,车速越高,前轮稳
定性也愈好。
2、主销内倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正,保持直
线行驶的功能。不同之处是主销内倾的回正与车速无
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关,主销后倾的回正与车速有关,因此高速时后倾的回
正作用大,低速时内倾的回正作用大。
3、前轮外倾角:通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平的
交线与地面垂线之间的夹角,称为前轮外倾角。
在组装是采用前轮外倾角为1度。这样,一方面可以在汽车重载时减小或消除主销与衬套、轮胎与轴承等处的装配间隙,使车轮接近垂直路面滚动而滑动,同时减小转向阻力,使汽车转向轻便;另一方面还可防止由于路面对车轮垂直反作用力的轴向分力压向轮胎外端的轴承,减小轴承及其锁紧螺母的载荷,从而增加这些零件的使用寿命,提高汽车的安全性。它对汽车的转弯性能有直接影响,它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。前轮外倾角俗称“外八字”,如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形,可能引起车轮上部向内倾侧,导致车轮联接件损坏。所以事先将车轮校偏一个外八字角度,
4前轮前束:是指两轮之间的后距离数值与前距离数值之差,也指前轮中心线与纵向中心线的夹角。前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能,减少轮胎的磨损。前轮在滚动时,其惯性力会自然将轮胎向内偏斜,如果前束适当,轮胎滚动时的
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20万左右的轿车偏斜方向就会抵消,轮胎内外侧磨损的现象会减少。
二、齿轮传动机构调整
车模后轮采用由竞赛主办方提供的电机驱动。电机轴与后轮轴之间的传动比为9:38(电机轴齿轮齿数为14,后轮轴传动轮齿数为x)。齿轮传动机构对车模的驱动能力有很大的影响。齿轮传动部分安装位置的不恰当,会大大增加电机驱动后轮的负载,从而影响到最终成绩。调整的原则是:两传动齿轮轴保持平行, 齿轮间的配合间隙要合适,过松容易打坏齿轮,过紧又会增加传动阻力,白白浪费动力;传动部分要轻松、顺畅,容易转动,不能有卡住或迟滞现象.
判断齿轮传动是否调整好的一个依据是,听一下电机带动后轮空转时的声音。声音刺耳响亮,说明齿轮间的配合间隙过大,传动中有撞齿现象;声音闷而且有迟滞,则说明齿轮间的配合间隙过小,或者两齿轮轴不平行,电机负载加大。调整好的齿轮传动噪音小,并且不会有碰撞类的杂音。
二、舵机安装
机转向是整个控制系统中延迟较大的一个环节,为了减小此时间常数,通过改变舵机的安装位置,而并非改变舵机本身结构的方法可以提高舵机的响应速度。分析舵机控制转向轮转向的原理可以发现,在相同的舵机转向条件下,转向连杆在舵机一端的连接点离舵机轴心距离越远,转向轮转向变化越快。这相当于增大力臂长度,提高线速度。针对上述特性,
改变了去年舵机的安装方式,将舵机安装在了相对靠后的位置。这样安装的优点是:
(1)改变了舵机的力臂,使转向更灵敏
(2)舵机安装在了正中央,使左右转向基本一致
(3)重心更靠后,减轻了舵机负载。
传感器的设计安装(红外)
方案一:“一”字形传感器布局。所谓“一”字形的传感器布局,就是把多个传感器按照“一”字排开,这种传感器布局方式最为常见,这种布局的优点
是常见且安装方便。不足之处在于:由于传感器只有一排,且安装在智能车的头部,对赛道的曲率几乎没有任何预测功能。智能车在弯道会突然减速,直道会突然加速,机械磨损较大。出于对稳定性的考虑,避免赛车在直道进入弯道时冲出赛道,赛车在连续直道时不能开足马力,全速前进,影响了完成比赛的速度。
车漆划痕修复方案二:“W”形传感器布局。所谓“W”形的传感器布局,就是把多个传感器按照“W”形排开。“W”形的传感器布局相对于“一”字形传感器布局有了明显的优点。由于传感器分布在两排上,使得智能车对弯道有了一定的预测功能,这种预测功能特别体现在直道进入弯道时刻。后一排传感器仍在直道时,前一排传感器已经进入弯道,“W”形的传感器布局的不足
之处在于:由于布局在两排上,控制算法的复杂程度有了很大的增加,判断舵机的旋转方向时,往往
需要上一次的检测数据。经验判断的可能性也随着传感器的数量增加而增加。经过调试,我们最终采用了一字型布局,即13个传感器安装在同一条直线上,从而保证纵向的一致性,使其控制策略主要集中在横向上。
传感器横向间隔距离
各个传感器的横向间隔距离对智能车是有一定影响的,根据赛道规则,中间黑导引线的宽度为25mm,为了让传感器间不出现同时感应现象(即每次采集只出现一个传感器值为1)以及不出现盲区,我们让每两个传感器之间的距离为17mm,同时调整传感器的高度,获得很好的区分度和灵敏度。
传感器纵向伸出长度
传感器的纵向伸出长度也是传感器布置的一个重要参数,对车辆的稳定性及最高车速都有很大的影响。
科目二多少分及格传感器的纵向伸出长度主要关系到模型车对未知赛道的预知能力。理论上讲,传感器伸出距离越长,越有利于模型车对赛道形状变化做出响应,使得模型车有相对比较充足的时间进行转弯和降速,这样也在很大的程度上提高了模型车在直线上的局限速度。