[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
英雄RM烧电机十级表演艺术家
2021-2-4 14:38:22 显示全部楼层

马上注册,玩转Robomaster!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
       众所周知,由于麦轮与地面的接触不是一个光滑连续的面,振动在所难免,为了减小麦轮带来的振动影响,RM赛场上曾经出现过各种形式的悬挂,大浪淘沙后就只剩下独立摇臂悬挂,但是你真的了解你自己用的摇臂悬挂吗?摇臂的布置方式、摇臂长度与地面角度,很多时候都是根据试验现象得出某种样式大概合适,然后来一句“祖传悬挂三十年保质保量”,把传说中学长的轮组直接套用或稍加改造。在一次偶然机会下被问到摇臂的布置方式、摇臂长度与地面角度问题竟回答不上来后,觉得有必要进一步讨论在误打误撞中刚好发展起来的摇臂悬挂,本文观点浅薄甚至错误,是为了和坛友们讨论而发,希望有所研究的大佬们能指点一二(说人话就是:来水文章的,没用的知识又增加了)

      本文规定麦轮旋转平面与摇臂旋转平面平行的摇臂为纵臂悬挂,麦轮旋转平面与摇臂旋转平面垂直的摇臂为横臂悬挂(如下图)台型布置方式侧视图为内八,倒台型布置方式为外八,平行布置方式分平行前倾和平行后倾,本文仅讨论常见的纵臂悬挂。


snipaste20210204_125334.jpg snipaste20210204_130053.jpg



多轮纵臂式悬挂在汽车上较少使用,常见于坦克和装甲车,如各种59改和8x8底盘魔改,但这些都是扭杆悬挂对RM比赛来说借鉴意义有限,真正的摇臂悬挂对应的是摩托车后轮,B站上有有个视频讲解相关知识,本文在此贴出
https://www.bilibili.com/video/BV1B741157Kx,本文初始观点皆源于此。



snipaste20210117_154200.jpg src=http___i0.hdslb.com_bfs_article_cc7b2b36fa015f5d9027a9490eff7717ee80070d.jpg.jpg src=http___img.jiche.com_article_20150905_2a39f48fdb57d9b5651bcb08f23f0ef5.jpg&r.jpg




之前曾回答过一个帖子关于横臂悬挂前进刹车点头严重,纵臂左右平移晃动严重,在此把回答搬过来,来粗略回答为什么上交说横臂悬挂并不好的问题。

      麦轮的正确安装方式是“接触”地面的滚子应是成四边形而不是x形。右前滚子为例,滚子在垂直于滚子轴线方向的位移是自由的,平行于轴线的方向由于摩檫力的作用位移受限。纵臂悬挂在左右方向位移受限,前后位移自由;横臂前后位移受限,左右位移自由,麦轮结合横纵悬挂后,当前后移动刹车导致横臂悬挂压缩时,左右轮距会增大同时有向前趋势,此时合力方向、合位移方向正好与滚子自由移动方向接近或平行,由于在右前方向地面无法给麦轮提供摩檫力导致低头效应更加明显,而纵臂悬挂在方向没有位移,即使前后方向有位移但合位移为零,此时麦轮在足够摩擦力的作用下前轮轮距为零,点头效应大部分只与悬挂有关。反之当横移刹车导致纵臂压缩时,情况与前后位移横臂压缩一样,前后麦轮轴距增大,侧倾明显,而横臂压缩时前后轴距不变,侧倾效应大部分只与悬挂有关。在RM赛场上前后急刹次数多于左右急刹次数,所以应该选用纵臂而不是横臂,小陀螺模式下尚未分析,但只有垂直上下的悬挂才能解决轮距变化带来的影响。

snipaste20210204_132431.jpg



第一个问题:为什么旋转正台型对称布置

snipaste20210204_133645.jpg

如图假设重心皆在四个轮子的几何中心。同向前倾式当起步加速时,前后轮的摩檫力向前,对重心有一个顺时针的扭矩,重力到前轮与地面接触点产生的扭矩也为顺时针方向,重力到后轮的扭矩为逆时针方向,由于加速起步重心后移到前轮距离拉长顺时针扭矩增大,到后轮距离拉短逆时针扭矩减小,因此导致后悬挂压缩相对前悬挂更大,车身产生抬头现象,过多的抬还会损失电机的扭矩,导致起步速度慢。后倾式分析如前,但是相反的是尽管加速起步重心后移,但悬挂压缩后重心到后轮的距离大于前轮,相比前倾式重心到后轮的距离也有所增加,抗抬头能力有所增强。





snipaste20210204_135328.jpg

当前进刹车时右上角后倾式布置:摩檫力向后,对重心的扭矩为逆时针方向,重力对前轮的扭矩为顺时针,重力对后轮扭矩为逆时针,刹车导致的重心前移使得重力对前轮的扭矩小于重力对后轮的扭矩,低头现象明显,反之,左上角的前倾式在悬挂压缩后到重力前轮力臂相对拉长,到后轮力臂相对拉短,相比后倾式抗低头能力增强。

综上所述,结合前倾式布置和后倾式布置的优点并减弱缺点的布置便是正台型对称布置,而倒台型布置正好放大点头抬头缺点。



第二个问题:多长的摇臂和多大的摇臂与地面夹角合适

        相信不少战队是先定好底盘高度和平面九宫格底盘后根据这些来大致选择摇臂长度和夹角,但真的合适吗?截至本文发布也还没有得出最佳设计,只是进行讨论。下图为今年的盲道规格和麦轮触碰到凸起时的大致状态


snipaste20210204_140541.jpg snipaste20210204_140851.jpg


可以看到刚刚接触凸起时,凸起对麦轮旋转中心产生的阻力角度是61.72°左右,当为了缩短整车长度而增大夹角大于61°后,通过凸起时悬挂所起的减振作用将降至最低,那么是否远离60°甚至是负数通过效果会更好?由于尚未系统分析,也没有做过试验,无法做出肯定回答,但持乐观态度。然而,看过上面贴出的摩托车视频后便会知道,摩托车后摇臂角越小,后沉效应越明显,对应RM车应该就是:摇臂夹角越小,起步抬头和刹车点头效应越明显,同时通过角离去角都将降低。虽然目前抗抬头和点头的方法是使用弹簧系数K值较大的避震器,但是越硬的避震器在通过凸起时,减振效果越差,这是个矛盾体,解决的方法就是再加上一小段较软的弹簧,但本文认为并没有真正解决问题,真正的问题就是摇臂角度和长度。测量过上交开源步兵的长度和角度(85mm正5°),希望方便的话上交的同学给出起步刹车时的抬头点头情况和是否放弃下公路。由于尚未找到相关文献佐证摇臂角多少合适,姑且认同视频里摩托车后摇臂夹角的方案,要求摇臂角度应该大于反下沉效应100%夹角小于凸起夹角,在此基础上结合底盘长宽高获得摇臂的夹角和长度。


略述拙见,还请指正


跳转到指定楼层

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
英雄菜狗灰灰
2021-2-5 01:49:57 显示全部楼层
RM烧电机十级表演艺术家 发表于 2021-2-5 01:45
左右晃头是麦轮的特性引起的,弹簧硬轮距变化小,确实可以抑制晃头,软弹簧还不点头那只可能是重心确实低 ...

横臂悬挂左右不晃头,前后刹车点头,跟麦轮没关系,这仅仅是个抗点头角的问题
回复 支持 3 反对 0

使用道具 举报

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
正式队员萦铵
2023-6-4 18:11:12 显示全部楼层
佬,文章可能太久远了,图片都看不了,不便于理解您的思路,可以发一份文档版的吗?
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
英雄RM烧电机十级表演艺术家
 楼主| 2021-2-25 00:03:05 显示全部楼层
菜狗灰灰 发表于 2021-2-5 01:55
上面说的就是开源步兵,点头跟麦轮关系不大吧

有关系的,点头是多种原因叠加,不然如何解释在相同臂长和避震器下横向悬挂易抬头点头,纵向悬挂易左右摇晃,再者如果因结构原因难以控制变量的话,把较软的纵臂悬挂麦轮改成普通轮试验即可
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
英雄RM烧电机十级表演艺术家
 楼主| 2021-2-5 01:39:01 显示全部楼层
雾之湖的小球 发表于 2021-2-4 23:52
差别是不大,一没阻尼,二因为限位所以有响应死区但是我认为最好还是整上吧,有阻尼的话回弹感觉会舒服不 ...

限位板对抬车摔车确实有必要,提别是对带有油压阻尼的避震器,可以很好的保护避震器的杆和避震器固定座,拉簧的话较硬倒无所谓,太软没有限位板飞坡或下公路怕要刮地了
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
哨兵雾之湖的小球
2021-2-4 15:13:13 显示全部楼层
交大的悬架是拉簧,跟避震器不太一样,悬架是被一个限位板顶住的,在弹簧比较强的时候,外力小于拉簧内力甚至是不会点头的,但是这是20赛季的车,对于盲道而言确实不够好

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
正式队员椒山
2021-2-4 20:37:04 来自手机 显示全部楼层
雾之湖的小球 发表于 2021-2-4 15:13
交大的悬架是拉簧,跟避震器不太一样,悬架是被一个限位板顶住的,在弹簧比较强的时候,外力小于拉簧内力甚 ...

拉簧和普通的悬挂区别不大吧,就是固定方式不同和没用阻尼器呀,咱们用的绝大多数避震器配的油压效果都跟没有是的哈哈。
如果是单纯的拉簧应用的话感觉和一般的纵臂区别不大呢,拿限位板顶住的悬挂要是弹簧不强也会点头的。

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
哨兵雾之湖的小球
2021-2-4 23:52:47 显示全部楼层
本帖最后由 雾之湖的小球 于 2021-2-5 00:04 编辑
椒山 发表于 2021-2-4 20:37
拉簧和普通的悬挂区别不大吧,就是固定方式不同和没用阻尼器呀,咱们用的绝大多数避震器配的油压效果都跟 ...

差别是不大,一没阻尼,二因为限位所以有响应死区但是我认为最好还是整上吧,有阻尼的话回弹感觉会舒服不少

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
英雄菜狗灰灰
2021-2-5 00:44:19 显示全部楼层
起步刹车时的抬头点头情况,前后移动用软弹簧不点头,左右移动的情况下会有晃头情况,弹簧越硬越不容易晃头。
下台阶冲下去就行。
过盲道这个事儿还是皮实耐操优先,震动大一点无妨。

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
英雄RM烧电机十级表演艺术家
 楼主| 2021-2-5 01:45:20 显示全部楼层
菜狗灰灰 发表于 2021-2-5 00:44
起步刹车时的抬头点头情况,前后移动用软弹簧不点头,左右移动的情况下会有晃头情况,弹簧越硬越不容易晃头 ...

左右晃头是麦轮的特性引起的,弹簧硬轮距变化小,确实可以抑制晃头,软弹簧还不点头那只可能是重心确实低,或是摇臂夹角接近零出现的优势

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
英雄RM烧电机十级表演艺术家
 楼主| 2021-2-5 01:50:07 显示全部楼层
椒山 发表于 2021-2-4 20:37
拉簧和普通的悬挂区别不大吧,就是固定方式不同和没用阻尼器呀,咱们用的绝大多数避震器配的油压效果都跟 ...

限位板保护的是避震器,设计的好也是可以抑制小部分点头区间,意思就是会点头的还是会点头,但点得不是很多限定在限位板区间内了

[机械设计] 【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角

  [复制链接]
英雄RM烧电机十级表演艺术家
 楼主| 2021-2-5 01:53:04 显示全部楼层
菜狗灰灰 发表于 2021-2-5 01:49
横臂悬挂左右不晃头,前后刹车点头,跟麦轮没关系,这仅仅是个抗点头角的问题 ...

我以为上面说的是开源2020的拉簧纵臂步兵,对19赛季国赛上的横臂确实是(咱横纵臂定义是一样吧)
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

触屏版 | 电脑版

Copyright © 2024 RoboMasters 版权所有 备案号 粤ICP备2022092332号

快速回复 返回顶部 返回列表