3/4 (Продолжение. На предыдущую страницу. В начало. Обсуждение проекта на Roboforum.ru)

Рулевая трапеция и сервопривод

Выбранная трехколесная конструкция с задними поворотными колесами обнаружила сразу некоторые сложности с управлением и поворотом.
Если для обычной четырех-колесной тележки неправильные углы поворота колес некритичны, то в выбранной конструкции проскальзывание рулевых колес приводит к невозможности точного маневра и крайне плохой управляемости.

Поиски теоретических основ привели к статье в Журнале Моделист-Конструктор №6 за 1979 год: Петров Е. ФОРМУЛА "GT", МАСШТАБ 1:8

Приведу цитату и исправленный мною рисунок:

"При повороте внешнее колесо (по отношению к центру окружности, по которой движется автомобиль) проходит большее расстояние, так как движется по окружности большего радиуса, а главное - меньшей кривизны. Следовательно, угол его поворота должен быть меньшим. Это достигается путем выбора геометрии поворотного узла переднего моста. Существует простой, но дающий очень хорошие результаты метод расчета этих величин: строим элементы рулевого управления (рис. 10(1)), точно соблюдая масштаб деталей. Сначала показывается положение осей вращения передних и задних колес (расстояние между ними соответствует колесной базе), затем на чертеже отмечается положение осей шкворней (точки А и А1). Соединяя прямыми линиями точки пересечения осей шкворней передних колес с точкой D, находящейся на середине оси задних колес (pablos: В оригинальной статье ошибка в рисунке) , получаем линии СD и С1D. На них и должны лежать центры В и B1 шарниров поворотных рычагов.

Графическое построение элементов рулевого управлении
Рис. 10. Графическое построение элементов рулевого управлении автомобилем.

Угол α и есть установочный угол поворотного рычага. При выборе точек А и А1 следует помнить, что радиус обката колеса А1F должен быть выбран как можно меньшим, так как это значительно уменьшает необходимый вращающий момент, требуемый для поворота передних колес. В лучшем варианте точки А и А1 располагают внутри колеса (ближе к точке F). Однако это связано с техническими трудностями при изготовлении передней подвески. Следовательно, сначала необходимо детально продумать и нарисовать отдельные детали поворотного механизма и колеса модели. Когда модель будет уже построена, легко проверить правильность выбора положений осей шкворней - сервомеханизм должен без явного напряжения поворачивать передние колеса полностью укомплектованной, неподвижно стоящей модели. Механизм надо регулировать на гладкой полированной поверхности (стекло, крышка стола), тогда на асфальте и при движении при повороте колес нагрузки распределятся равномерно. Это ускорит маневр.

На рисунке 10 (1) линиями ВВ1 и СС1 показаны возможные положения поперечной тяги переднего моста. Тяга по схеме ВB1 работает на сжатие, следовательно, ее нужно делать большего диаметра, чем тягу по схеме СС1, которая работает на растяжение."

Распространив теорию на наш случай, получим следующую схему для нахождения точек С и С1. Естественно, что схему нужно построить в масштабе или в натуральную величину.
Обратите внимание, что приведенные геометрические выкладки - приближенные! Поэтому, хорошо бы предусмотреть трапецию с тягами регулируемой длины, чтобы точнее настроить рулевой механизм. У меня это не получилось - не хотелось усложнять конструкцию.

Графическое построение элементов рулевого управлении
Рис. 11. Графическое построение элементов рулевого управления трехколесным шасси с задними поворотными колесами.

Пластину крепления поперечной тяги сначала приклеил, затем зафиксировал болтом.



Крепление поперечной тяги
к ролику
Рис. 12. Крепление поперечной тяги к ролику.

При более детальном изучении кинеманики рулевой трапеции заметно, что каждая точка поперечной тяги описывает при повороте дугу определенного радиуса. Радиусы и положения центров этих окружностей различны для разных точек. Остается только выбрать желаемую длину рычага и подключать привод. Это наблюдение существенно упрощает всю конструкцию.

В нашем случае так вышло, что центральная точка тяги описывает дугу радиусом 20 мм. Туда и решил ставить серву. Самый дешевый (из тех, что нашел) сервопривод от Hitec - HS-322HD (за 420 р.) - обеспечивает усилие в 3,7 кгс/см. С указанным рычагом усилие на тяге составит более 1,5 кгc, что более чем достаточно для поворота роликов на месте.
Надо не забывать, что отстояние точки поворота колес A от точки касания с поверхностью F при повороте на месте приводит к смещению всего шасси в поперечном направлении.
Получившаяся конструкция приведена ниже.

Крепление сервопривода к
рулевой трапеции.
Рис. 13. Крепление сервопривода к рулевой трапеции.

Теперь собраное устройство можно проверить при помощи несложного устройства для управления сервоприводами. См. Видео №2

Продолжение следует =>>



Используются технологии uCoz