越野车DIY分享

anzhe8848

        各位朋友，我是一名来自长春的模型车爱好者。今天我想和大家分享一下我自制的遥控越野车，请大家在模型车方面、机械制造方面多提意见。如果你有什么疑问，我们都可以一起讨论。


声明：
        这辆车并不是一辆完美的车，（甚至相对于那些商品车它可能还是一个有缺陷的车）它只是汇聚了我对车的理解以及一些个人的想法，也算是一个DIY的尝试，或者也算是对DIY各个环节的一个探索。


下面是设计初期的一些想法，也可以叫做总体技术条件：
1.有一定的动力要求，电机、电调、电池都不能太差。
2.有一定的越野性能及通过性。
3.有一定的灵活性，轴距足够短。
4.车身结构要合理，有较高的强度（其实那些商品车都是很成熟的产品了，但我总感觉太单薄，可能是心理作用吧）但目前为止悬挂的形式尚无更好的方案，发生撞车惨案悬挂坏掉的几率很高。
5.至于外观方面是没什么要求的，因此它没有华丽的车壳及漂亮的空气动力学外形，甚至有的朋友可能会觉得它丑爆了。但没关系，都可以改进。
6.操控方面不要求太多，这种短轴距高重心越野车很难有操控性可言。
7.“大排量后驱”。现在都讲究低碳环保，大排量后驱车越来越少了，可能终有一天它会消失。但我可以在这里用别的方式把它找回来。


下面是一些理论参数：
1.好盈4274电机+150AMAX8电调组合
2.格氏电池3+3或2+2（可串联可并联）
3.离地间隙：最小35（加速或刹车状态）、最大59（自然状态）
4.轴距293
5.轮胎直径150，宽80
6.轮距：前340，后280
7.长宽高463X420X192
8.后驱
9.整备重量6KG以内
10.设计时速80km/h
个别参数是设计完毕后测得的。


上面都是前言，接下来是正文部分，总共分三个阶段：详细设计、采购、装配。


一、详细设计阶段
        详细设计采用3D建模，除了电子设备、差速器、轮胎等直接使用成品外，其余零件全部重新设计，个人认为原创程度还是很高的。采用3D建模的目的也是为了让整车更精致，各个尺寸、接口关系更精准，没那么粗制滥造的感觉。
        3D建模有个前提，就是一定要精确测绘手里现有零件的外形尺寸，再留出一定余量，一般都要精确到0.1mm。同时还要考虑零件在3D打印的时候的尺寸偏差，一般情况下尺寸会多出0.1至0.2mm。
        大部分受力连接点使用M4规格10.9级碳钢紧固件，个别位置使用M3、M6。
        整个车体为“双层板式结构”，和网上有一些DIY店铺里的直桥车结构类似，但我的车目测应该比他们的更坚固。上下板为8mm厚尼龙板，中间夹前、中、后三个齿轮箱，齿轮箱均为使用8000树脂材料3D打印，壁厚5mm。上下板、三个齿轮箱通过螺栓连接共同组成一个比较坚固的封闭式结构。
        上下板考虑过使用铝合金，但由于成本原因最后决定用8mm尼龙板，重量轻，强度也够用，最主要是韧性好，一般的撞击不会变形。
        三维建模如下：
        悬挂：

整车不带轮：



上面三维模型看起来有点简陋，加上轮胎、电池后的效果图如下：

        效果图和实物有点出入，但大体一致。
        除了结构的设计，还有一些侧倾极限、弹射起步、急刹车的仿真分析，就不说了。
        由于既追求动力导致电子设备体积很大，又追求短轴距（轴距293mm。这种动力级别的车轴距一般在400左右了），导致设备布置十分紧凑，电池仓只能顶置，导致整车重心很高，全部装配完成后、带电池，根据三维软件计算，重心已经在地平面以上100mm了。转弯时候很容易侧翻。而横向方向上重心相对几何中心只偏了几毫米，因此直线加速没什么问题。转弯时只能提前减速，要么就漂移过弯。
        整车设计了很多扩展安装孔，后期可以加装车壳、防撞梁、照明灯、摄像头、抬头轮等任何我想加装的东西。


二、采购阶段
        设计完成后就开始整理料件清单开始采购了。
        上下板将模型投成CAD格式后发给工厂直接水刀下料，钢板件直接出图发给工厂冲压，齿轮箱等3D打印零件将模型转为STL格式发给工厂打印，电机，电调，悬挂，轮胎直接买成品，电机电调前面介绍过，悬挂用的是HSP94762的，轮胎是DHK8384的。其他零零散散的东西略过。
1.3D打印零件：

主要有电池盒、差速器箱、减速器箱、接收器保护盒、转向柱固定座、减速器大齿轮前后盘等。
2.尼龙板（8mm）：

3.电机座：

        这个铝合金电机座比较傻大笨粗，是雕刻机主轴电机的专用固定座，只有20块钱。我选的是孔径42mm的，正好适合好盈4274电机，使用4个M6螺栓固定在底板上，非常坚固。缺点就是很占空间且重量大，重量达到350克。
4.悬挂、接杯、传动轴、齿轮等：

        全车齿轮模数为1。
        个人认为齿轮不用买模型车专用齿轮，就直接买标准件就行，便宜，耐用，品种齐全。由于车是纯后驱，我把中央差速器直接设计成减速器了，减速器内的减速齿轮、电机小齿都是根据设计好的传动比直接选型的。
        悬挂系统、接杯等选的是HSP94762的，在1比8车型里我个人比较喜欢94762的悬挂、轴座结构。
5.当然，少不了成吨的紧固件：

        一盒专用螺丝套装往往几十块钱，还用不了几次。去掉模型车关键词，专门搜索各类紧固件，会发现同样规格的一颗螺丝往往只有几分钱，质量也不用担心。重要的是，你可以根据实际长度需求来购买，而不是买到多长就用多长的。（因为便宜，我从来都是几百上千个的买）
        除了普通的螺栓螺母垫圈，还能扩展到顶丝、弹簧、轴承、齿轮、销轴等，都可以。都是一个道理。
6.还有杂七杂八的东西以及一个简陋的工作室。

三、装配阶段
        装配阶段的内容占了本文的大半篇幅。
        装配过程很复杂，对于新开发的东西更是如此，涉及到很多研配、打磨、切割的工作。我粗略算了一下，连续不间断的工作，差不多也要20个小时能装配完成。
        悬挂摆臂的销轴，设计长度为70mm，但实际上是买不到这个长度的，我只能买更长的原材料钢棒然后自己切割打磨。类似的还有25、40mm的，都是买不到的。
        紧固件方面，我喜欢使用带尼龙嵌件、带法兰盘的防松螺母，一来防松效果还可以，二来好拆卸，三是非金属母材强度一般较低，尽量增大接触面积可以防止母材被压溃。使用防松垫圈也可以，但时间长了也会松，需要定期检查。而采用螺纹锁固剂的话，用量一旦掌握不好，拆螺母只能靠切割了。当然，如果有的连接点你压根不打算再拆，还怕松动，螺纹锁固剂是最好的选择。我用的乐泰271，锁固效果已经相当强悍了。
        紧固件拆卸之后，我一般直接扔掉，多次安装的话紧固效果是打折扣的。
        另外，准备一些尼龙垫片，各种规格的多准备一些，在装配过程中可以用来调整各种间隙，有奇效。
一种新式传动轴

        这个传动轴是“中后传动轴”，由两个树脂半管，中间夹一层3X15X42的钢板，在中心位置用螺栓紧死，最后套一层热缩管组成（图中尚未套热缩管）。
        设计这个传动轴有两点原因：一是中央减速器和后差速器之间距离设计得很短，没有合适长度狗骨。即使把狗骨截短再用联轴器连上，结构也不可靠，在4274电机扭矩下坚持不了多久。二是就算有合适长度狗骨，也没必要采用狗骨形式的传动轴，因为中央减速器的输出轴和后差速器的输入轴，始终保持同轴，且没有相对位移，完全没有必要使用狗骨这种可能会严重磨损接杯的传动轴，狗骨的万向功能也在这里毫无用处。
        粗略计算一下，这种新传动轴和接杯之间的接触面积远超过狗骨，磨损速度也大大降低，算是牺牲万向功能而得到的福利。

        外部套筒本身不受力，它的作用就是防止传动轴脱离接杯。
        接杯和传动轴能完美匹配，见上图。
        但是左右半轴没办法使用这种结构了，因为它没有万向功能。
2.后差速器组装
        由于这车是后驱，通过性天生弱于四驱，为了避免后轮有一轮悬空而可能无法脱困的尴尬，我将后差速器锁死。（两轮同时悬空的情况我毫无办法）这里我顺便给大家分享一个我个人认为比较可靠的锁死方法。虽然很麻烦，但很可靠。如果你有更好的方法，欢迎交流。（注：此方法仅适用于类似的差速器形式，前后差、中差都适用）

        这个差速器是HSP94762的，拆开差速器之后，去掉里面的四个伞齿及对应的十字轴，擦干净里面的阻力油，用卡尺精确测量腔体内部尺寸、接杯轴的直径、小插销长度等信息，找工厂按照尺寸做出如上图所示的钢板，我称之为“锁板”，锁板共需要两个，分别套在差速器腔内两端的接杯和小插销上，用尼龙隔离柱将两个锁板顶在两端。这样，两个接杯的自由度全被限制，整个差速器相当于一个刚性体，能承受很大的扭矩！
        注：
        钢板厚度应略大于小插销的直径，例如小插销直径2.5，那么钢板厚度可为3。
        尼龙柱的长度以能正好将两个锁板顶住为准，太长了损坏腔体，太短了影响锁死效果。尼龙柱内径尺寸与接杯轴外径相等，壁厚不能太薄，至少2mm。

最后就是上油并装箱了：

由于结构特点，封箱的同时需要把悬挂摆臂及左右半轴装上，最后完成效果如下：

        后差速器锁死后，转向稳定性会更差，容易甩尾，需要适应。
        如果是真车，例如山猫、巡洋舰之类的硬派越野，在铺装路面行驶，后差锁死再转弯，差速器就报废了。好在这是模型车，重量小，轮胎会先打滑把力释放出去，差速器不会损坏。
        由上图还可看出，上摆臂是重新设计的，同样由8mm尼龙板制成。

这样的上摆臂韧性更好，抗弯也更强。缺点是从外观上看不是很搭，想调节长度只能更换上摆臂。

单拿出来看挺漂亮，组装上就显得不搭了


3.中央减速器组装
        由于忘记拍照了，只有装好之后的照片，不想再拆开了，不是很好装。其实就是一个常说的“减速器”，不是很复杂。
        有些车型的大齿和电机小齿咬合处是裸露在外的，个人觉得还是用箱子封起来好。否则飞进来个小石子夹在齿轮里对车伤害还是很大的。
        当然高端车型或沙漠卡的中差都是封在箱子里的。
        照片如下：
        减速器箱后面的输出轴接杯：

前面的电机轴插入孔：

以及侧部注油孔：

        这个注油孔平时可以用胶带封死，防止异物飞入。需要注油时再把胶带撕下来。
        另外顶部还有一个观察窗，用于观察电机小齿和减速器大齿的咬合情况，在调整电机座位置时很有用。在安装车辆上盖板时观察窗自然就被封住了，不会有异物从此进入。
4.前差速器箱组装
        由于是后驱车，前面既没有差速器，也没有中前传动轴，更没有左右半轴。
        前差速器箱其实就是一个简化版的后差速器箱，内部没有复杂的轴承座结构，是个纯车体结构件，这里就不说了，直接上图：

        可见前轮没有动力，只有转向功能。
        同样的，封箱时要顺带把摆臂装上。
        前轮上摆臂我故意设计得短了一些（大约短3mm左右），使两个前轮呈“八字”，类似改装车那种“低趴”的风格。这么设计是为了让车在转弯时，前轮能提供更多的向心力，降低车辆侧翻风险。后轮并没有这样的设计，因为转弯时重心前移，压力主要集中在外侧前轮。
        另外，前轮的轮距也设计得更宽（比后轮大60mm），也是为了在车辆转弯时重心能尽量落在轮距范围内，降低侧翻风险。


5.整车预组装
“三箱”已经组装完毕，可以进行预组装了。
三箱、舵机（JX6221）、转向系统均装在底板上的效果如下图：

        上图中，从左至右依次是：前箱，舵机，中央减速器，新式传动轴，后差速器。预组装的同时，需要检查各个运动机构是否能正常运动。
        此工序各安装点均使用M4紧固件，我个人喜欢将底板上的安装孔扩为90度沉头孔，然后使用沉头螺栓向上穿栓，这样可以尽量使底盘保持纯平，降低行驶过程中底盘磕碰的风险。
        转向机构用的是DHK8135的，但中央连杆是使用2mm钢板重制的，比之前的塑料连杆更长。因为电机座太宽的原因，舵机被挤得很靠边，只能把中央连杆加长。两根转向立柱是特制的直径5.4的铝棒型材，长度65。（因为8135的转向系统套筒内径竟然是5.4，很尴尬的尺寸）
        此时，终于有那么一点点像车的样子了。


6.电子设备安装、布线、调试等




        开始装电机、电调、接收机了。
        电调和接收机没什么难的，直接装上，需要注意的是要先考虑走线的合理性，再决定设备的朝向。电调直接使用双面胶粘在底板上就行。要使用那种3M的强力双面胶，办公室用的那种不行。
        电机装起来稍复杂，除了考虑走线外，还要考虑齿轮的咬合。电机小齿厚度为10，减速器大齿厚度5.5，因此大齿要落在小齿厚度范围内，通过减速器顶部观察窗可以观察并调整。同时还要考虑咬合的松紧度，太松容易打齿，太紧则影响性能，电机也会发热。咬合的松紧度可以通过拨动减速器大齿来感觉。位置调好之后，将电机座螺栓预紧（暂不紧死）。
        电机的高度位置不用考虑，因为在设计时就已经把整车所有输入轴、输出轴高度全部统一，距离底板上表面都是33mm。
        这里还有个小细节，好盈4274电机的外径并非42mm，而是40.5左右，为了保证夹紧效果，我现喝了一瓶易拉罐，把易拉罐的薄板在电机上缠了三圈。之所以选易拉罐的薄板是因为它的导热性很好。（此处感谢北冰洋酸梅饮料）
        接下来要给减速器上油，边上油边转动大齿，让大齿和电机小齿充分咬合，将油涂匀。

        在安装电子设备的同时，要考虑走线合理性，预先确定每根线如何走，大概在哪需要扎带固定，先在底板上把固定孔钻好，再装设备。走线要尽量远离热源（电机、电调等），以及高速运动的机构（传动轴等）。开关尽量放在隐蔽的地方，防止误操作。
        电子设备安装完毕后，先通电试运行一下，检查电机齿轮咬合松紧度、各运动机构是否正常运动，有无卡滞。如果运行过程中声音比较“动听”，没什么杂音，松开油门后机构还会靠惯性运动几秒钟，说明整个机构是没什么问题的，可以把电机座螺栓彻底紧死了。
        另一侧照片：

        从上图里可以看到，我特意给接收机设计个保护壳，个人觉得比较高大上。
        此时可以把轮子装上，把车架起来，通上电，让车运转一下看看效果：
       
        计划使用DHK8384的轮胎，可是轮毂太厚装不上，暂时拿个其他轮胎代替一下。可能是轮胎质量不太好，轮子转起来上下跳动比较明显。实际跑起来会好很多，只能先这样了。
       
7.上盖板、减震弹簧、电池盒的安装

由于这车没有防滚架，翻车时减震弹簧上支架会与地面直接磕碰，受力很大，因此我将上支架设计成一个3mm钢板折弯槽钢的坚固结构。


8.安装轮胎，完工
        前面提到DHK8384的轮胎装不上，因为轮毂太厚。暂时先换个能用的轮胎，这个轮胎直径达到了惊人的175，看起来更霸气了。但考虑到车重、传动比、电机发热等问题，之后还是要想办法换回小直径的。
        前轮胎装完后，让舵机回到中位，调节转向拉杆长度，使两轮平行度合理（不一定要绝对平行，可能需要一定角度，和悬挂硬度有关）
        另外有一个小创新，轮胎接合器（尤其是加长型接合器）和轮轴之间不一定非要使用销子固定，顶丝是容易松脱的，橡皮圈也是会老化的，这都会导致销子脱落，轮胎跑丢。可以使用螺栓螺母来固定：

        螺母是带尼龙嵌件的防松螺母，正常的使用它是不会松的。
        当然，有些车型的销子是藏在轮毂的六角凹坑内的，这种结构就很可靠了。
        完工图若干：
  
  
四、后记


        本文是在装配的几天内随时照照片并编写的，直到今天为止（6月14日）终于完工了。在装配过程中，还遇到很多困难，我都没在文中说。手上也多了很多伤。最惊险的一次是我用旋转锉打磨零件的时候，高速旋转的锉刀头突然被打弯，零件也飞了出去，手也震麻了。
        车装完之后，我装上一块3S电池，在小区里试跑了几圈（没敢装两块电池），发现效果不错，跑之前还担心带不动呢。虽然6公斤的车重并不算轻，传动比也被我调得较高，但加速也十分迅猛，多半是电机电调比较给力，格氏的放电能力也不错。
        后来我试了两块3S串联，在柏油路面试车，油门没控制好，直接后空翻四脚朝天。于是我又设计个抬头轮装上了：
       
        抬头轮加上支架，重量不轻，有200克，为了将整车重量控制在6KG以内，我打算将电机座减重。我做了个钢板折弯电机座，把原来傻大笨粗的铸铝电机座换掉了：
       
        这样一来电机座这块减掉250克，还提高了电机的散热性能。
        我又将顶部两个大槽钢开了几个减重孔，共减掉50克。
        整个优化过程减重100克左右，还多了个抬头轮，电机散热也更好了。不要小看这100克，等比例放大相当于真车减掉100公斤（算1/10车的话，3次方就是1000倍）
        装车的时候很急于求成，倒不是为了“赶工期”，就是心中有个欲望在推着你往前走。等真正完工的时候，反而发现其实并没有那么兴奋，还是很怀念装车过程中遇到各种难题导致反复拆装而气得咬牙跺脚的情形，因为同样的困难不会难倒你第二次。
        困难是个好东西，你把它克服之后，回头想再看看曾经磨练过自己的事物，却发现它永远地消失了，来不及和它道谢。
        总之送一句老话给大家：
        结果不重要，干就完了！
       
        感谢收看！

我心飞翔WSH

.....

机械三角

求指教

楼主稳中带皮，要顶要顶要顶，想看视频

mrwangzhenhua

我不知道你们看出来没有，楼主这是被逼到卫生间去搞车了哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈嗝~

wcdsxm

用的什么打印机，精度不错，我自制的打印有点粗糙

星光下谁在等待

强。尼龙打印质量看着很好。这车短轴距高离地看着适合空翻。所以上面可以做个防滚架哈

huiwei

这技术太全面了。

wxbo

楼主 厉害  能不能吧四个轮子换成4个无刷马达

dabin007

电池放上面感觉不大合适，车架做成大f那种侧板结构更合理抗爆，电池放两包

anzhe8848

求指教 发表于 2019-7-13 14:17
楼主稳中带皮，要顶要顶要顶，想看视频

视频随后就献上

anzhe8848

mrwangzhenhua 发表于 2019-7-13 14:27
我不知道你们看出来没有，楼主这是被逼到卫生间去搞车了哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈嗝~

带马桶的工作室，就问你服不服

anzhe8848

wcdsxm 发表于 2019-7-13 14:48
用的什么打印机，精度不错，我自制的打印有点粗糙

在网上找专业做3D打印的工厂做的，不便宜，全套下来500多块，着实心疼了好一阵

anzhe8848

星光下谁在等待 发表于 2019-7-13 16:06
强。尼龙打印质量看着很好。这车短轴距高离地看着适合空翻。所以上面可以做个防滚架哈

这个可以有

anzhe8848

huiwei 发表于 2019-7-13 16:42
这技术太全面了。

没，可能有吹嘘的成分

anzhe8848

wxbo 发表于 2019-7-13 16:46
楼主 厉害  能不能吧四个轮子换成4个无刷马达

技术上应该可以实现，就是成本可能会高那么一点点

anzhe8848

dabin007 发表于 2019-7-13 19:21
电池放上面感觉不大合适，车架做成大f那种侧板结构更合理抗爆，电池放两包

电池放上面确实比较危险，翻车了容易伤电池。电池放两边就只能加大轴距了，现在轴距293塞不下电池

xiaopan1984

高端玩家。顶起来！

清风笑

视频呢，我要看视频

sdxgy

   厉害了