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转向轮结构设计

发布时间:2013/11/12 20:24:03 访问次数:1444

    转向轮自动根据小车前进或后退的状态实现“打正”或“右转1是本项目的关键所在。AT84AS001VTP要实现这样的控制,最容易想得到的方式是借助额外的控制电路去驱动一个转向的电机,让电机去带动转向轮改变角度。其实未必需要复杂的电子控制,我们完全可以以机械的方式,用特殊的机构既简单又有效地完成。
    为实现这一功能,最幸力我们设计了如图1所示的轮轴结构:把安装了转向轮的车轴的其中一端固定在中心转轴(橙色)上,车轴可以围绕中心转轴做圆周转动。另外在车轴转动的路径上另外增加两根限位杆(红色),用于限制车轴只能在一定的扇形范围内转动。

          
    具体原理如下:小车前进时,转向轮会受到向后的摩擦力,则车轴会围绕中心转轴向后摆动,一直摆动到后端限位杆的位置,处于“打正”状态,也就是说小车前进时是走直线的。当小车后退时,转向轮会受到向前的摩擦力,则车轴会围绕中心转轴向前摆动,一直摆动到前端限位杆的位置,处于“右(或左)转”状态,也就是说小车后退时是转弯的。
    以上结构设计从原理上来说应该是没有问题的,不过在实际制作时,我们发现效果不是太理想,主要是我们开始选择的转向轮比较小,接地面积有限,导致摩擦力不够,转向轮经常因为打滑,无法转到指定位置。丽假如要换大一点的转向轮,发现由于转轴长度的原因,整体结构所需要的空间过大,所以最终不得不放弃这个设计。不过作为一个思路,我们这里还是把它记录下来,供大家参考。
    转向轮的改进设计方案这里引入了轨道的思路,即把转向轮安装到一个由直道和弯道组成的轨道中,让轨道去改变转向轮的方向,如图2所示。
    具体原理如下:小车前进的时候,转向轮会受到向后的摩擦力,进入后侧直线轨道中,这时转向轮是处于“打正”状态
的,也就是说小车前进时是走直线的。当小车后退的时候,转向轮会受到向前的摩擦力,进入前端弯形轨道中,这时转向轮是处于“右(或左)转”状态的,也就是说小车后退时是转弯的。
    实践证明,这是比较理想的设计方案,最终将会应用在本项目的转向轮结构上。

    转向轮自动根据小车前进或后退的状态实现“打正”或“右转1是本项目的关键所在。AT84AS001VTP要实现这样的控制,最容易想得到的方式是借助额外的控制电路去驱动一个转向的电机,让电机去带动转向轮改变角度。其实未必需要复杂的电子控制,我们完全可以以机械的方式,用特殊的机构既简单又有效地完成。
    为实现这一功能,最幸力我们设计了如图1所示的轮轴结构:把安装了转向轮的车轴的其中一端固定在中心转轴(橙色)上,车轴可以围绕中心转轴做圆周转动。另外在车轴转动的路径上另外增加两根限位杆(红色),用于限制车轴只能在一定的扇形范围内转动。

          
    具体原理如下:小车前进时,转向轮会受到向后的摩擦力,则车轴会围绕中心转轴向后摆动,一直摆动到后端限位杆的位置,处于“打正”状态,也就是说小车前进时是走直线的。当小车后退时,转向轮会受到向前的摩擦力,则车轴会围绕中心转轴向前摆动,一直摆动到前端限位杆的位置,处于“右(或左)转”状态,也就是说小车后退时是转弯的。
    以上结构设计从原理上来说应该是没有问题的,不过在实际制作时,我们发现效果不是太理想,主要是我们开始选择的转向轮比较小,接地面积有限,导致摩擦力不够,转向轮经常因为打滑,无法转到指定位置。丽假如要换大一点的转向轮,发现由于转轴长度的原因,整体结构所需要的空间过大,所以最终不得不放弃这个设计。不过作为一个思路,我们这里还是把它记录下来,供大家参考。
    转向轮的改进设计方案这里引入了轨道的思路,即把转向轮安装到一个由直道和弯道组成的轨道中,让轨道去改变转向轮的方向,如图2所示。
    具体原理如下:小车前进的时候,转向轮会受到向后的摩擦力,进入后侧直线轨道中,这时转向轮是处于“打正”状态
的,也就是说小车前进时是走直线的。当小车后退的时候,转向轮会受到向前的摩擦力,进入前端弯形轨道中,这时转向轮是处于“右(或左)转”状态的,也就是说小车后退时是转弯的。
    实践证明,这是比较理想的设计方案,最终将会应用在本项目的转向轮结构上。

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