3.1 前轮调整和舵机安装
3.1.1 前轮调整
调试中发现,在赛车过弯时,转向舵机的负载会因为车轮转向角度的增大而增大。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,使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登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
表3-1 车模基本尺寸参数


图3-1 车模示意图
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。

图3-2 主销后倾纠正车轮偏转原理图
如图3-2所示,主销后倾(Caster)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。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。

图3-3 前轮外倾角示意图 图3-4 前轮约束示意图
如图3-3,前轮外倾角(Camber)对赛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。
如图3-4,所谓前束(Toe-out)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。经过反复试验,对Camber、Toe-out和 Caster 三个角度进行了适当调整,最后前轮调整的结果如表3-2所示。
表3-2 前轮角度调整结果

3.1.2 舵机安装
舵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(如图3-5),将舵机安装在了相对靠后的位置(如图3-6)。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。
3.2 后轮差速调整
差速机构的作用是在车模转弯的时候,降低后轮与地面之间的滑动,并且还可以保证在轮胎抱死的情况下不会损害到电机。

图3-5 去年舵机安装方式 图3-6 今年舵机安装方式
当赛车在正常过弯时 (假设无转向不足亦无转向过度),4 个轮子的转速皆不相同,依序为:外侧前轮>外侧后轮>内侧前轮>内侧后轮。此次所使用车模配备的是后轮差速机构。差速器的特性是:阻力越大的一侧,驱动齿轮的转速越低;而阻力越小的一侧,驱动齿轮的转速越高。以此次使用的后轮差速器为例,在过弯时,因外侧后轮轮胎所遇的阻力较小,轮速便较高;而内侧后轮轮胎所遇的阻力较大,轮速便较低。
差速器的调整中要注意滚珠轮盘间的间隙,过松过紧都会使差速器性能降低,转弯时阻力小的车轮会打滑,从而影响车模的过弯性能。好的差速机构,应该在电机不转的情况下,右轮向前转过的角度与左轮向后转过的角度近似相等,不会有迟滞或者过转动的情况发生。
3.3 车体重心调整
车体重心位置对赛车加减速性能、转向性能和稳定性都有较大影响。重心调整主要包括重心高度和前后位置的调整。理论上,赛车重心越低稳定性越好。因此除了摄像头装得稍高以外,其他各个部件的安装高度都很低。除此之外,车辆重心前后方向的调整,对赛车行驶性能也有很大的影响。根据车辆运动学理论,车身重心前移,会增加转向,但降低转向的灵敏度(因为大部分重量压在前轮,转向负载增大),同时降低后轮的抓地力;重心后移,会减少转向,但增大转向灵敏度,后轮抓地力也会增加。因此,确定合适的车体重心,让车模更加适应比赛赛道是很关键的。经过实际调试,将摄像头安装在车体中部,使车体重心位于中间偏后一些的地方,可以使得赛车转向灵敏度、稳定性以及加减速性能都达到较佳水平。
3.4 其他部分调整
除了以上部分的调整外,还对主悬架弹簧松紧、底盘高度和齿轮传动机构进行了适当调整。通过增加避震弹簧的刚性、降低底盘高度、调整齿轮间隙,改善了赛车的行驶表现。


