第二章 赛车机械结构安装和调整
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更新于2008-08-06 22:41:30

2.1 赛车机械部分调整
本次大赛采用的赛车车模采用了统一的G768仿真车模。赛车的转向和驱动模块分别采取了竞赛组委会提供的舵机和电机,在控制上采用的是前轮转向,后轮驱动方案。车模底盘的大致结构图如图2.1所示。通过测量得出车模底盘的参数为:
长: 275 mm
宽: 162 mm


图2.1 车模底盘结构图


2.1.1 前轮定位
我们知道,在赛车在行驶过程中,为了使其行驶稳定,转向后能自动回正,减少轮胎和转向零件的磨损等,需要在转向轮、转向节和前轴之间形成一定的相对安装位置,在赛车系统中,前轮转向,因此我们要进行前轮定位。前轮定位的主要参数包括:主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前束。在车模中,四个参数都可以进行调整。

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) 主销内倾是指主销装在前轴略向内倾斜的角度,它的作用是使前轮自动回正。角度越大前轮自动回正的作用就越强烈,但转向时也越费力,轮胎磨损增大;反之,角度越小前轮自动回正的作用就越弱。

3) 前轮外倾角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,这个角度约在1°左右。
 
4) 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,轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消,轮胎内外侧磨损的现象会减少。
 
2.1.2 重心位置确定
通过赛车结构调试实验,我们发现赛车重心位置对车模的行驶性能有很大的影响,重心位置的改变会影响汽车的动力性、制动性、操作稳定性等重要特性。根据赛车的整体性能,我们知道赛车控制上采用的是前轮转向、后轮驱动,而重心靠近后轴,对模型车动力性能有益,能保证驱动轮能够提供足够的附着力;同时,由于舵机响应速度慢,重心靠近前轴,对模型车的制动性和操纵稳定性有益。综合以上两点,结合比赛赛道弯道较多,直道距离较短的特点,我们在安装车模时,使赛车的重心位置稍微靠近前轴,提高赛车的过弯时的转向性能。
 
2.1.3 电机齿轮啮合度调整
赛车后轮采用直流电机驱动,我们在进行赛车电机带动后轮空转的调试时,有时会听到刺耳响亮的非正常声音,经检查后发现电机主动轮和从动轮间的间隙过大,在传动中有撞齿的现象发生。这样大大增加了电机驱动后轮的负载,影响到了赛车的运行速度。因此我们在机械调整时,要针对电机齿轮的啮合度进行调整,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,过紧又增加传动阻力;因此在调整时,根据经验,传动部分要轻松、顺畅,容易转动,不能有卡住或迟滞现象。

2.2 摄像头传感器的安装
在图像采样模块中,摄像头的安装位置要选取恰当,如果摄像头安装位置过低,视域不够广阔,影响寻线的有效范围;摄像头安装位置过高,赛道在图像坐标上会变得过窄而无法被检测到,同时由于过于超前检测到赛道导致赛车提早过弯甚至冲出赛道。安装位置合适的标准是:在此位置的拍摄范围大小能满足控制的需要。根据本队方案中的控制算法要求,我们的摄像头安装方案具体如图2.2中的尺寸所示。


图2.2 摄像头安装示意图


2.3 车模整体布局
根据前面介绍的机械结构调整问题,在考虑到赛车重心、摄像头安装、模块间布线和电池更换等,我们最终装车的布局如图2.3所示。

图2.3 赛车底盘布局

 

 

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