F型车模采用双电机驱动,依靠后轮差速完成转向,其重心位置应居于轴承中心,且越低越好,因此需要对车模机械结构进行一定的改动。
模型自带的万向轮体积较大、质量过大,不利于调节重心,因此选用轻巧的牛眼轮代替。牛眼轮体积较小,质量较小,转动阻力小。常见的牛眼轮材料有三类,如图3.49所示,依次为全不锈钢滚珠、尼龙滚珠和碳钢滚珠。
图3.49 不同材料的牛眼轮
综合考虑(质量和摩擦系数),选择尼龙滚珠。同时为了进一步减小质量,去除万向轮支撑板,改为直接在车模底盘打孔安装牛眼轮。
为了降低车模重心,提升车模运行稳定性,应尽可能将车模底盘降低。在车模底盘后方安装尼龙螺柱,增大车模轮胎与底盘的距离,以此降低底盘的高度,处理方法如图3.50所示。
图3.50 车模底盘调整
经测量,整车质量约为1060g,其中电池约为 300g,约占整车质量的 30%,因此电池的摆放位置对小车重心位置起决定性作用。为了将重心稳定在车模轴承中心,考虑到车模前端装有电磁支架,选择将电池安装到车模后方。为了避免车模重心过高,电池安装位置应尽量低。规则要求三轮车模万向轮不能抬轮,因此电池安装应避免斜放。
竞赛规则限定车模长度不超过 30cm,宽度不超过 25cm,采用电磁循线。电感固定支架需要稳定可靠,选用碳素纤维杆作为电感固定支架。碳素纤维又称碳纤维(CarbonFiber,CF),在国际上被誉为“黑色黄金”,它是继石材和钢铁等金属后,被国际上称为“第三代材料”。碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在 90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,碳纤维比重小,沿纤维轴方向表现出很高的强度。
碳素纤维在零部件装配中起到了至关重要的作用,因其质量轻、韧性好,已成为连接车模与电磁传感器的最优材料。市面上常见的碳素纤维杆有方形和圆形、实心和空心等区分,直径也有诸多不同的选择。在减轻质量的同时,保证碳纤维杆的强度,选用外径5mm、内径3mm的空心圆形碳纤维杆,具体理论分析依据见变形金刚三轮组实例分析部分。
为保证安装强度,选用两根主杆、两根支撑杆的方式装配。碳纤维杆连接处利用涤纶纤维线绑定,再利用401胶水进行硬化固定。401 胶水粘接牢固、稳定,但是表面会硬化,为了使其更稳定,可在表面涂上热熔胶。
电磁支架安装完成后,再横向固定两根碳纤维杆,前杆作为防撞杆,用来保护传感器,后杆作为电磁传感器安装杆,为了使防撞杆的作用发挥到最大而又不损失过多的前瞻,两杆间距为10mm。安装完成后,应当测试车辆机械结构稳定性。设定速度为 2.5m /s,撞击障碍物十余次,若整车机械结构无任何松动、裂纹,则可认为机械结构合格,交予软件参数调试。
电路板的安装对车模的重心也会有影响,所以电路板与底盘的距离越小越好。为了方便电路板在车模上定位,在设计板子的时候需要在相应的位置设计定位孔,这样用螺母、螺柱即可固定,且更加牢固。三轮车模的重心应该调整至车模轴承中心,电路板应紧密贴合电机支座,电路板安装后的效果如图3.51所示。为了使贴合更为紧密,绘制PCB时应充分考虑安装环境,合理绘制PCB机械层。
图3.51 F型车模电路板安装
F型车模本身自带的防护条在低速时对车模有一定保护作用,但是随着车模行驶速度增加,其防护能力呈断崖式下跌。考虑到对电磁传感器的保护,实际应用时选用一根 25cm长的碳素纤维杆固定在传感器前端,用于保护车模。车模防撞杆安装如图3.52所示。
图3.52 F型车模防撞杆安装
F型车模轮胎、齿轮保养与D型车模一样。