【導讀】本項目將嘗試用一種較為簡單的方式實現(xiàn)四驅(qū)車的制作,這里我們選擇制作難度相對不大的皮帶傳動機構,其中減速傳動方面是皮帶減速機構,而四驅(qū)聯(lián)動方面也同樣采用了皮帶傳動結構。當前項目使用了兩節(jié)電池供電,并且采用了兩級皮帶減速傳動,動力十足,加上四輪賽車的造型,是名符其實的“速行者”。
“四驅(qū)車”是比較流行的模型項目,四個輪子同時都有動力驅(qū)動,與傳統(tǒng)的“前驅(qū)”或“后驅(qū)”車相比,其動力更足且有著更好的越野性能。不過相比而言,四驅(qū)車結構通常較為復雜,制作難度大。
一、基本原理
本項目是一部四輪驅(qū)動的機器小車,電池負責給電機供電,電機高速轉動產(chǎn)生動力,由皮帶減速傳動機構把動力傳到后輪,然后再由后輪上的皮帶等速傳動機構同步驅(qū)動前輪轉動,這樣4個車輪都直接獲得動力,小車跑起來動力就更足了。以下為電路原理圖和實物連接圖:
二、器材準備
器材的實物照片:
三、制作過程
1、車身
使用橫截面為25mm×15mm的PVC線槽,把方槽部分裁切出長約9cm的一段,作為小車的車身。在車身側邊的線槽軌道上,距離一端邊緣1.5cm、6cm、7.5cm的位置用鉛筆分別畫上標記線。在車身另一側對稱的位置,也畫上同樣的標記線。用銼刀對著做好的標記線,開寬度為2mm的凹槽,其中凹槽深度剛好達到線槽軌道的底部位置,作為軸承槽。
注意:為保證軸承槽位置的精度,要求槽其中一個側邊緊貼著標記線,請留意每個槽的具體位置,即槽究竟是開在標記線的左側還是右側(如中圖所示,分別位于3根標記線的右側、右側、左側)。
對著車身兩側的標記線,把貫穿左右兩側的3個凹槽都開好,要求凹槽的寬度剛好合適,即放在里面的車軸既可以順暢轉動,但又不會左右擺動很多。把長短3根車軸都放置于車身的軸承槽中,這時要求3根車軸都是互相平行的。
2、皮帶輪
在前輪的長車軸上套兩個同步皮帶輪。在后輪的長車軸上套3個大皮帶輪,其中兩側的為同步皮帶輪,中間的是減速皮帶輪。接著在短軸上套一個大減速皮帶輪和一個小減速皮帶輪。把3根車軸都放置于車身的軸承槽中。然后在短車軸兩側套上塑料墊圈作為軸承套,要求松緊合適,使得短車軸也可以順暢轉動。
3、軸承扣
選取橫截面25mm×15mm的PVC線槽,把槽蓋用剪刀分別剪出長3cm、2cm、2cm的3段,作為小車車身的底蓋。用剪刀在3個車身蓋上分別剪出深度為2cm、1.5cm、1cm的凹槽,要求凹槽兩側距離邊緣的距離都為0.4cm左右,這樣基本上就正好對著槽蓋內(nèi)側軌道卡扣的邊緣。
在每個底蓋上凹槽外側軌道卡扣的前端,用剪刀和銼刀開好深度為0.5cm、高度為0.2cm的缺口。把裝了皮帶輪的車軸放入車身的軸承槽中,然后把3個底蓋都扣到車身的軌道上:其中中間的長底蓋直接扣入軌道,兩側的短底蓋則可以從邊緣沿著軌道推入。移動底蓋,使得上面軌道卡扣的缺口正好對著幾根車軸的位置,這樣就把車軸封閉在了軸承槽中。
4、皮帶槽
把車身上的車軸和底蓋拆下來。從車身后端(靠近短車軸的一側),離車身邊緣0.4cm左右的位置,用鉛筆畫一根長4cm、與邊緣平行的直線。然后用鉛筆在直線內(nèi)側前端連著再畫一個長2cm、寬0.5cm的長方形。沿著之前畫好的直線,用剪刀從車身后端剪一條縫進去,一直到直線頂端。然后再橫向沿著長方形的短邊剪進去,接著再轉向沿著長方形的長邊剪進去。用美工刀把皮帶槽內(nèi)側四周削平整,得到一個凹槽。剪一塊長2cm、寬0.6cm的PVC方條,用502膠水把PVC方條貼到車身內(nèi)側此前剪開的直線縫上,這樣就把皮帶槽的開口封起來了。
把車軸和底蓋裝到車身上,開始調(diào)整皮帶輪的位置:
調(diào)整短車軸上的大減速皮帶輪的位置,使得大減速皮帶輪正好可以對準開好的皮帶槽。
然后把短車軸上的小減速皮帶輪調(diào)整到緊靠短車軸上的大減速皮帶輪的位置。
最后再調(diào)整后輪長車軸上中間的大減速皮帶輪,使得它正好對著短車軸上的小減速皮帶輪。
5、電機
因為電機軸的直徑是1mm,而小皮帶輪的軸孔直徑是2mm,所以小皮帶輪不能直接套到電機軸上,這里可以考慮先套一段導線的塑料管。然后再把小皮帶輪套在塑料管外側。為了更牢固,可以在塑料管前端與小皮袋輪軸孔間蘸一點502膠水。在車身上的皮帶槽的正對面,距離車身另一側邊緣0.6cm左右的位置,用鉛筆畫一根與邊緣平行的直線,直線總長為2.6cm且中心正好位于皮帶槽的中心線上。然后在直線兩端各鉆一個直徑為2mm的小孔。
剪一根長4cm、寬0.8cm左右的PVC長條,并且在其中心線上距離兩端0.5cm左右的位置各鉆一個直徑2mm的小孔,這樣做成一根固定電機的夾扣。把夾扣按到電機外殼上,使得夾扣彎曲成包裹電機的形狀。再把夾扣的兩端用M2×6mm的螺絲/螺母固定到車身上。
6、皮帶
把短的減速傳動皮帶套到小皮帶輪和大皮帶輪之間。透過車身上的皮帶槽,用螺絲刀把車身內(nèi)側短車軸上的大皮帶輪套著的減速傳動皮帶勾住,并且挑起來,再同時套住電機軸上的小皮帶輪。把兩根長的同步傳動皮帶,分別到套到車身兩側的同步皮帶輪上。
7、電源
剪一根長9cm、寬1.5cm的PVC長條,將作為電池盒前端的長支架。在PVC長條上距離一端邊緣3cm的位置畫一根橫截線。把電池盒放到PVC長條的中心線上,并且與橫截線同一側,透過電池盒上的兩個安裝孔,在PVC長條上畫兩個對應的打孔標記,其中最左邊的小孔距離PVC長條邊緣大約0.5cm。對著打孔標記,在PVC長條上鉆兩個直徑2mm的小孔。
再剪一根長4.5cm、寬1.5cm的PVC長條,作為電池盒的后端的短支架。在PVC長條上距離一端邊緣2cm、3.5cm的位置各畫一根橫截線。接著在PVC長條中心線上,距離邊緣大約0.5cm的位置(右圖左側),鉆一個直徑2mm的小孔。
把兩個電池盒支架沿著之前畫好的幾根橫截線,用尖嘴鉗夾住,彎折成如左圖所示的形狀。并把電池盒的兩個支架疊在一起,并且用M2×6mm的螺絲/螺母固定到電池盒上面。把電池盒上紅色的導線剪短,只留下長度大約為3cm的一段。把剪短的電池盒紅色導線焊接到撥動開關中間的引腳上,把剪下來的紅色導線再剪出長5cm左右的一段,一頭焊在撥動開關一側的引腳上,另一側上好焊錫。把電池盒上黑色的導線也剪短,剩下大約5cm的一段,前端先上好焊錫。
把撥動開關用熱熔膠固定在短支架內(nèi)側如圖所示的位置上。
剪一塊長3.5cm、寬1cm的PVC長條,并且在距離一側邊緣分別為1.5cm、2.5cm、3cm的位置分別畫橫截線。沿著橫截線,把PVC長條彎折成如右圖所示的形狀,做成一個三角斜架。把三角斜架用502膠水粘貼到小車車身前端上方正中間的位置,其中斜架低的一側對著車身前端,并且距離前端邊緣大約0.5cm。
把電池盒的短支架底面用502膠水粘貼在小車車身后端正中位置。把電池盒的長支架向下壓,一直抵到車身前端上方的三角斜架上,繼續(xù)往下壓長支架,使得電池盒底部基本緊靠在電機的夾扣上方。這時,用502膠水把長支架與三角斜架按照這個角度粘貼在一起。把從撥動開關上引出的紅色導線以及從電池盒上引出的黑色導線,分別焊接到電機的兩根電極上。
8、車輪
把作為車輪的大皮帶滑輪安裝到前后車軸的兩端。把作為車胎的橡膠圈套到皮帶滑輪邊緣的凹槽里,小車的4個車輪就都組裝完成了,這樣整個小車的雛形也就出來了。
9、防撞梁
選取橫截面為25mm×15mm的PVC線槽,把方槽部分裁切出長3cm的一段,剪兩片如左圖所示形狀的防撞梁結構。用502膠水把兩個防撞梁粘貼到長支架前端,注意要讓左、右兩個防撞梁對接吻合,也就是使得它們之間接合的縫隙盡可能小。
10、外殼
取橫截面為25mm×15mm的PVC線槽,裁切出兩根長2.5cm的方槽。把方槽的一個側邊(帶軌道)剪掉,并把底面剪成梯形,其中梯形的上底長1.5cm,位于被剪掉的側邊上;下底長2.5cm,位于還帶有軌道的側邊上。這樣剪裁就得到兩個外殼。另外再裁切一條長5cm、寬1cm左右的PVC長條,作為外殼支架。把外殼支架用502膠水粘貼在位于電池盒長支架下方的小車車身的頂上,要求外殼支架橫向放置并且位于車身的中心位置。最后把兩個外殼粘貼在外殼支架兩側,其中外殼上帶軌道的側邊朝下并位于小車車身側面,外殼略微向后傾斜并把車身兩側的同步傳動皮帶遮住。這樣外殼既美觀,同時也可以保護傳動皮帶。
11、尾翼
選用橫截面為25mm×15mm的PVC線槽,裁切出一段長6cm帶軌道的側邊,并且兩端剪成梯形,這將作為小車的尾翼。從PVC線槽的凹槽上剪下一段長2.5cm的L形結構,其中兩個側邊寬0.8cm,并且在其中一個側邊上距離邊緣0.8cm的位置鉆一個直徑2mm的小孔,這樣就做好了尾翼的支架。把M2×6mm的平頭螺絲從電池盒上的正極電極上(引出紅色導線)的小孔穿出,然后再把尾翼支架對著上面的小孔扣到螺絲上,最后再擰上螺母并擰緊。
提示:電池盒上引出導線的金屬電極可能會突起來,假如直接把尾翼支架扣到電池盒上,會被金屬電極抵住而放不平,這時可以在尾翼支架上剪開一個口子,讓支架與金屬電極錯開(如中圖所示)。
用502膠水把尾翼粘貼到尾翼支架上。
把兩片M3的紅色墊片用502膠水粘貼在電池盒前端的兩個電極的位置上。這樣整個機器小車就完工了。
四、調(diào)試與完善
裝上電池,打開撥動開關,車輪應該可以高速轉動起來,把小車放到地上,小車就會快速跑開了。由于使用了兩節(jié)電池,并且采用了兩級皮帶減速傳動,當前小車應該馬力充足,有著較強的爬坡能力,可以嘗試把小車放到傾斜的坡面上行駛。
測試小車正常之后,軸承扣應該都剛好把車軸封在軸承槽里,這時把熱熔膠滴在軸承扣與軌道之間接合的位置上,把軸承扣固定起來。
五、常見問題及解決方法
(1)假如電機不轉,可能電路接錯了,請檢查電路連接,并留意是否存在接觸不良的地方。
(2)假如小車是倒退的,說明電機轉動的方向反了,這時把連接電機的兩個電極的導線調(diào)換過來。
(3)假如小車無法直線運動,走著就會偏離原有的方向,一般是前后輪車軸沒有平行,要解決這個問題則需要調(diào)整小車底盤,具體見制作過程中“1.車身”的相關內(nèi)容。
(4)假如車輪轉得比較吃力,或者容易卡住,則可以嘗試換新的電池,對比檢查是不是電池的電量不夠了;假如排除電池電量不夠的情況,小車依舊走得比較慢,則可先拆除傳動皮帶,然后檢查車輪空轉時是否順暢,可以調(diào)整軸承扣,確保車軸有足夠的潤滑程度。
(5)假如排除車輪安裝不順暢的情況,小車跑起來還是不夠給力,容易卡住,則有可能是傳動皮帶繃得過緊,使得皮帶輪容易卡住,這時可以把傳動皮帶逐個拆下來進行檢查,看究竟是哪根傳動皮帶過緊了,調(diào)整該傳動皮帶兩端的皮帶輪之間的距離。
(6)假如小車的車輪容易打滑,則說明傳動皮帶有點松,導致摩擦力不足,這時可以檢查是哪根傳動皮帶過松了,調(diào)整該傳動皮帶兩端的皮帶輪之間的距離。
提示:無論是傳動皮帶過松還是過緊的情況,需要調(diào)整對應皮帶輪之間的距離,其實都是改變皮帶輪對應的軸承槽的位置,具體見制作過程中“1.車身”的相關內(nèi)容。
本文來源于果殼網(wǎng)。
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