第三章 赛车机械设计
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更新于2008-08-24 08:35:08

赛车的机械性能调整往往容易被忽视,但是实际上它对赛车整体性能的提高有着重要影响,包括赛车的重心位置、前轮倾角、后轮倾角、传动齿轮松紧等因素,适当的调整有利于减小前进的阻力,提高赛车运行的稳定性。

3.1 赛车车体数据

经过机械调整后的车模数据如下:

车长: 270mm

车宽: 160mm

整体结构如图所示:


图3.1 车模整体结构图


3.2 赛车重心位置的确定及调整

重量分布是非常重要的,不仅仅以为它影响了静态时不同轮胎承担的重量,它也影响了在动态条件下重力如何转移。判定重量分布最简单的办法就是找出车子的重心。找重心最简单和行之有效的方法就是悬线法(支撑法),就是当任何物体达到静态平衡的时候,它的重心必然在支撑点的上方。对于我们的车模来说,可由3.2、3.3图示方法找出重心位置。



图3.2 底盘重心位置确定                                                                图3.3 重心高度确定


确定了车模的重心位置,可以计算每个轮胎上承担的重量以及重量分布,如图3.4所示:


图3.4 车模重量分布示意图


车的轴距是前车轴和后车轴之间的距离。F表示重心(绿点)到前车轴的距离,R表示重心到后车轴的距离。


分布在前车轴的重量 = 车重 * (R/WB)
分布在后车轴的重量 = 车重 * (F/WB)


显然地,这会影响操控,更多的重量意味着更多的抓地力。所以如果重心的位置很靠后的话,车会有很多的后轮抓地力,当加速力和重要的时候这是一件好事。如果重心位置很靠前的话,车会有很多的转向,但是缺乏后轮抓地力,这会增加车子滑出的可能性。

调整后的赛车重心位于距后轮中心110mm处,以使前后轮均具有适当的抓地力,适应于各种赛道的运行。

3.3 前轮束角的调整

我们把从赛车的正上方看,车轮的前端和车辆纵线的夹角定义为前轮倾斜角度,则前轮束角可分为车轮前端向内倾(内八字)与车轮前端向外倾(外八字)两种情况。

在比较滑的场地可以使用少量的前轮内倾,这样有利于赛车在加速时保持稳定。但这样做也会减小赛车在进入弯道时的转向反应,同时会增加赛车加速出弯时的转向反应。如果需要赛车在进入弯角时获得更多的转向,可以使用前轮外倾,但是这样使赛车在加速时、或者通过起伏路面时,变得不稳定,容易偏离赛道黑线。

越大角度前轮内倾或前轮外倾,越会降低赛车沿直线前进的速度。

综合考虑前轮束角对赛车整体行使状况的影响,我们选择了1°的前轮内倾角以加强车在加速时的稳定性。如图3.5所示:


图3.5 前束角调整示意图


3.4 内倾角和后倾角的调整

内倾角是指赛车轮子的上端倾向或者倾离车身的角度。负值的内倾角指车轮上端向内倾,正值的内倾角指车轮上端向外倾。内倾角的主要作用是控制轮胎在直路和弯路的接触地面的面积。一般在高抓地力的场地可以使用负2度到负3度的内倾角。而在低抓地力的情况请使用0度到负2度的内倾角。我们的比赛场地属低抓地力的情况,故选择了0度内倾角。

后倾角是指转向杯的旋转轴向车子后方倾斜的角度。正值的后倾角旋转轴顶部倾向后方。负值的后倾角旋转轴顶部倾向前方,那将使赛车头部极端不稳定以至无法正常运行。大度数的后倾角可以增加赛车入弯时的转向,但是会降低赛车出弯时的转向,也可以增加赛车在不平赛道上运行的稳定性。使用比较小的后倾角可以减小赛车入弯时的转向,但会增加赛车在弯道中间的转向、增加赛车离开弯道时候的转向。因为我们比赛场地增加了12~15度的桥路,为保证赛车稳定性,我们选择了小角度的后倾角。


3.5 电机齿轮传动的调整

赛车电机轴与后轮轴之间的传动比为 9:38(电机轴齿轮齿数为18,后轮轴传动轮齿数为 76)。

齿轮的传动调整对于速度的提高影响很大,首先要保证后轮轴传动齿轮平面与车轴垂直,然后两齿轮间的松紧程度也有相当的要求。齿轮调节过紧,大大增加传动力矩,浪费了驱动力,在严重情况下甚至会导致MC33886驱动芯片烧坏;齿轮调节过松时,则齿轮轮齿间的距离过大,所产生的噪声很大,且在传动过程中轮齿间的碰撞也会消耗相当的能量。

一般首先直接用手拨动电机感觉电机带动后轮的松紧程度,再次待电机启动后通过传动所产生的声音来判断松紧程度。

 

 

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