书城教材教辅培养学生动手能力小丛书:教你制作车辆模型
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第27章 自控电动车模型(2)

把曲轴紧固连接在减速齿轮箱的动力输出轴上,连杆、曲轴和伸缩杆松紧配合。定位栓安装在伸缩杆的限位滑槽中,使伸缩推拉杆只能前后推拉,不能左右移动;顶块支架用环氧树脂胶黏结在伸缩推拉杆上。

(2)升降臂的安装

用自攻螺丝把两块升降臂固定支架安装在底座上。转轴B穿入右固定支架轴孔、伸缩杆轴孔、左固定支架轴孔后用螺母固定。转轴A穿入右固定支架轴孔、下伸张臂、顶块、左固定支架轴孔,然后在转轴两端插入定位插销锁定。伸缩杆的另一端以C为轴心同上伸张臂松配合;下伸张臂的另一端以D为轴心同上伸张臂松紧配合。

三、光控电动车辆模型

这里介绍的光控电动车辆模型,能够沿着一条8毫米宽的白色行驶线路前进;在白色行驶线路的拐弯处,伴随着信号灯的闪闪发光,喇叭会发出阵阵长鸣。

1.结构原理

这辆车辆模型的底盘、前后轮、前后桥、动力电动机和变速箱等机械结构和一般电动车辆模型基本相同。它的特殊点主要是增加了光电控制转向机构。它的光电控制电路由光源、受光器、晶体管放大电路、继电器等组成,它控制着转向电动机正转和反转的动作转换。转向电动机又带动转矩输出盘、连杆、转向摇臂等实现前轮的转向。全车的总体结构如图4-10-8所示。图4-10-8光控电动车辆模型的实体安装图图4-10-9是光电转换示意图。当车辆模型沿着白色行驶线直线行驶的时候,左右两只灯泡ZD1和ZD2发出的光线,照在白色路面上反射回来的光线,被两只受光器里的硅光电池GD1和GD2接收,产生两个大小相等的电动势,如图4-10-9a所示。这两个电动势,经过开关电路处理后,使转向电动机电路断开,转向电动机不转,车辆模型便在动力电动机的带动下直线前进。当车辆模型沿着白色行驶线转弯行驶的时候,两只灯泡ZD1和ZD2分别照在白色和黑色两种不同的路面上,白色路面能把ZD1的光线反射到受光器GD1上,而黑色路面把ZD2的光线吸收掉。

图4-10-9光电转换示意图

如图4-10-9b所示。这时只有受光器GD1产生电动势,由开关电处理后,使转向电动机电路接通,转向电动机带动转向机构使前轮转向,车辆模型就在动力电动机的推动下沿着弯道前进。

光控接收机的电路种类很多,有关书籍和杂志多有介绍,在制作中可根据具体情况参考选用。图4-10-10是一种比较容易制作的光控接收机电路,图中ZD1和ZD2是光源;GD1和GD2是受光器中的硅光电池;BG1~BG6组成左右两个开关电路;J1、J2是继电器,它们和转向电动机一起组成执行机构。

在合上电源总开关K1后,安装在车头底部的光源ZD1和ZD2发光,两束光向下照射,如果它们都照射到白色路面上,就会反射到两个硅光电池GD1和GD2上。硅光电池都要产生电动势,使BG1、BG3和BG2、BG4分别获得足够的正向偏压而充分导通,造成A点及A'点电位下降。这样,BG5和BG6都截止,继电器J1、J2处于释放状态,转向电动机的两端都接在电池负极上,因而不转动。车辆模型在动力电动驱动下,沿着白色直线轨道行驶。

图4-10-10光控接收机电路

当车辆模型行驶到白色右转弯道的时候,左灯ZD2的光线照射到黑色路面上,由于没有反射光,GD2不产生电动势,BG2、BG4处于截止状态,A'点电位上升,使BG6导通,继电器J2吸合。但是,右灯ZD1仍照射在白色路面上,GD1产生电动势,BG1、BG3导通,BG5截止,继电器J1仍然处于释放状态。这样,转向电动机接通电源而转动,经齿轮箱减速后,带动转矩输出盘,通过连杆使转向摇臂向右旋转,车辆模型就右转弯。直到ZD2的光线回到白色路面上,GD2又产生电动势,BG2、BG4导通,BG6截止,继电器J2释放,转向电动机停转。

但是,这时前车轮仍处于右转弯状态,车辆模型会继续向右转弯,直到ZD1照射到黑色路面上,GD1不产生电动势,BG1、BG3截止,BG5导通,J1吸合,转向电动机反向转动,使转矩输出盘回中,车辆模型回到白色路面上行驶。由此可见,车辆模型自动转向的结果实现了对白色路面的跟踪。

2.零部件的选用和制作

(1)车轮的选用

前轮和后轮都是采用直径44毫米、厚10毫米的玩具车轮。

(2)前桥的制作

转向摇臂兼做前轴支架,用10毫米厚的硬塑料板制作。它的轴承安装孔的直径是6.5毫米,用来紧固安装外径6.9毫米、内径3毫米的微型轴承。连杆用直径2毫米的钢丝弯制,转矩输出盘用厚2毫米的环氧树脂板制作。转向摇臂轴采用两副直径3毫米的螺丝做成,端头上钻一个直径1毫米的限位销孔。前轮轴采用直径3毫米、长20毫米的销子钢,钻出直径1毫米的限位销孔。

(3)后桥的制作

后轴采用直径3毫米、长110毫米的销子钢,它是减速齿轮箱中的动力输出齿轮的加长轴。

(4)底盘的制作

底盘采用长240毫米、宽88毫米、厚3毫米的环氧树脂板制作。前端开出安装槽口,中部安装电池支架。

(5)动力装置的制作

动力电动机和减速齿轮箱,转向电动机和减速齿轮箱,都采用市售成品。但是,由于市售电动机转速太高,要改绕原转子绕组,用直径0.12毫米的高强度漆包线在转子的三个极上分层密绕250圈。另外,两只减速齿轮箱的动力输出轴都要加长。动力减速齿轮箱的动力输出轴就是后车轴,转向减速齿轮箱的转矩输出轴采用直径3毫米、长46毫米的销子钢。

(6)光源的制作

选用两只集光性好、体积小的医用直肠镜小灯泡作光源。两只小灯泡和一只20欧的可变电阻串联起来,可变电阻用来调节灯泡的亮度。最好用磷铜皮做一个光源夹,焊接在受光器支架上,如图4-10-11所示。

图4-10-11光源的制作

(7)受光器的制作

采用双面覆铜板,按图4-10-12的图形制成受光器支架。用铜皮做一个遮光盒,把它焊接在受器支架上。硅光电池采用两块长10毫米、宽5毫米的2DR11型,分别用502胶水黏牢在遮光盒内。遮光盒的作用是防止左右灯泡互相干扰和其他杂散光线的干扰。遮光盒的内壁要涂上黑漆。

图4-10-12受光器的制作

(8)信号灯和音响器的选用

信号灯采用两只6.3伏、0.1安的小型灯泡,并安装灯罩。音响器和继线器可以用市售成品,继线器也可以按第八章中介绍的机械式声光电路制作。

(9)光控接收机元件选用

晶体管BG1~BG4用36B6型,BG5、BG6用DG12型,以上各晶体管的功率放大系数要大于60伏。二极管用2CP型,J1、J2都选用JRX-13F小型继电器。

3.整体组装

(1)后齿轮箱和后轴附件的安装

用直径3毫米的螺丝螺母把后齿轮箱固定在底盘上。机械式声光电路可以安装在后齿轮箱上面。在后车轮内侧套上五齿凸轮,并用502胶水黏结。磷铜片触点开关D4用支架安装在齿轮箱壳体上,五齿凸轮随后车轴转动,使K4随着时开时关。

这辆模型采用间隙式差速器。安装后车轮时先往后轴两头分别套入联动芯,拧紧内侧止头螺丝。靠外侧的止头螺丝要足够长,突出在外,作为动力传递栓。为了减小动力传递过程中止头螺丝同联动片的冲撞,可以在传递栓上套一段橡皮管。联动片用电烙铁加热后插入橡塑后轮中。带铜轴套的后轮空套在后车轴上,传递栓推动联动片的突缘,从而带动后轮随后车轴旋转。

(2)前齿轮箱的安装

用直径3毫米的螺丝螺母把前齿轮箱安装在底盘上。它的转矩输出轴要同底盘垂直,输出轴的下端从底板孔中伸出。同受光器支架紧固连接。输出轴的上端同转矩输出盘紧固连接。这样受光器和转矩输出盘联动。

(3)前桥的安装

把两个微型轴承压入转向摇臂的上下轴承孔中,转向摇臂轴穿过微型轴承后紧固在底盘上。转向摇臂轴的上端穿入限位销钉,使转向摇臂上下限定,但能绕轴旋转。前车轴穿入转向摇臂的轴承内孔,在转向摇臂两侧用限位插销锁定。焊好限位垫片,把前车轮紧固连接在车轴上。转矩输出盘紧固在转矩输出轴上,并用连杆把转矩输出盘和转向摇臂连接起来。放正转矩输出盘,调整连杆长度,使前轴刚好垂直于车身纵线。转动转矩输出盘,前车轮就会跟着改变方向。

(4)光源和受光器的安装

让车底朝上,用环氧树脂胶水把受光器组件黏牢在转输出轴上。受光器同转矩输出盘上下对齐。硅光电池的引线要用多股塑料软线,焊接在印刷电路板上。

光控车辆模型制作的关键在于光源同硅光电池的配合。车辆模型平放路面上,遮光罩离路面约3毫米左右。光源照到白色路面后要能够准确反射到遮光罩内的硅光电池上。

4.调整

把一张旁边黑色、中间有8毫米宽白色的纸条,放在光源下面左右移动,使继电器J1、J2做相应的动作反应。调整R8、R9的阻值,可以改变通过继电器的电流,保证继电器吸合和释放自如。调整R2、R3的阻值,可以改变D1和D2上的电压,以适应光源强度的改变。调试的时候,如果发现前轮转向同预定的方向相反,只要把转向电动机上的两根电源线对调一下就可以了。