Проект смотритель. Часть 4. Шасси

Дисклеймер: я не имею отношения к машиностроению, робототехнике, промышленному дизайну и соответствующие дисциплины вроде сопромата и метрологии прошли мимо. Поэтому при проектировании я руководствуюсь принципом избыточной надёжности.

А теперь мы будем изобретать колесо. Большие надежды я возлагал на 3д печать, забегая вперёд - не прогалал, все что было возможно напечатать, включая гусеницы, было напечатано.

В качестве двигателей для небольших устройств выбор как будто не очень большой.

Есть моторчики без редукторов, для которых ещё нужно его собрать - такие стоят в Rover 5.

Есть моторчики с редуктором различных форматов, но с пластиковыми шестернями и выходными валами.

Ну и есть моторчик с полностью металлическими редукторами - GA-12-N-20, есть различные варианты по передаточным числам, нам подходит.

По картинке на меркетплейсах даже с размерами сложно было осознать, насколько он окажется маленьким:

Обычно в гусеничных шасси двигатели стоят внутри корпуса, а ролики вращаются на их осях. Но я не придумал ни как избавиться от бокового перекоса ролика при натяжении (в Rover 5 таковой присутствует) ни как удлинить ось.

Зато я прикинул, что моторчик с осью и редуктором в длину аккурат равен планируемой ширине гусениц. А дальше подумал, что было бы интересно сделать колесо вокруг моторчика.

А чтобы не дать ни шанса на перекос - моторчик будет сидеть на 2 подшипниках. Осталось определиться с их типоразмером и компоновкой.

Изначально я заказал подшипники минимального размера, внутрь которых бы помещался моторчик - 6802 (15x24x5мм). Но не учёл, что редуктор моторчика не вписывается в габариты и внутрь не поместился. Поэтому компоновка могла быть только такой:

Такой вариант не очень подходил под мои критерии надёжности, хотя и был теоретически работоспособным. Поэтому подшипники были заменены на следующие по размеру - 6803 (17х26х5мм), а эти составлены для колёс без двигателей.

Еще несколько итераций ушло на подгон зазоров для сборки и на усовершенствование внешней части колеса.

Также можно заметить, что модификация коснулась и устройства самого колеса - появились канавки под гусеницы, а также внешняя оболочка была разделена на стыкуемые части, которые фиксируют все части на своих местах - так проще и печатать и собирать, да и удерживаться вместе части должны за счет посадки и гусеницы, так что и крепление должно быть вполне надежное.

Опытным путем подобрал зазоры для безлюфтовой посадки - колесо собирается с усилием, но руками.

Кронштейн особого внимания не заслуживает, был смоделирован с прицелом на референсный дизайн и стыковку с корпусом. Крепление к колесу и корпусу на болтах и впаечных резьбовых втулках. Внутри канал для прокладывания кабеля питание моторчика.

Так как корпус в дизайне явно занял бы много времени временно была смоделирована плоская платформа для крепления и тестирования - и здесь получилось с первого раза попасть в допуски, платформа оказалась достаточно устойчивой:

Концепт вполне себе рабочий и даже внешне мне нравится. Статья получилась короткой, хотя на деле было несколько итераций проектирования, печати и переизобретения.

Спасибо всем тем ребятам, что выкладывают точные 3д модели (подшипников, моторчиков и прочих готовых компонентов) в открытый доступ - только благодаря ним удалось сократить огромное количество часов. Основной источник таких моделей - grabcad. Ну и без САПР никуда - Fusion 360, на который я перешёл с SolidWorks, очень даже простая в освоений, но весьма техетлогичная софтина.

Эволюция версий выглядит примерно так: