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比亚迪仰望U8麦克纳姆轮运用原理
时间:2023-08-19 13:31:58浏览次数:

之前网上很多人误以为比亚迪仰望U8只有依靠麦克纳姆轮才能实现横向平移,主要原因之一是他们对麦克纳姆轮也是一知半解,今天咱们就把这玩意的技术原理搞清楚。麦克纳姆轮是瑞典麦克纳姆公司在1973年发明的,产品由轮毂和很多斜着安装的纺锤型滚棒组成。滚棒的轴线与轮毂轴线的夹角为45度,四个轮毂旁边都有一台电机,通过电机输出动力,就可以让轮毂转动起来。

麦克纳姆轮

我们把四个车轮分为abcd,大家仔细看一下a轮和c轮的辊轮都是沿着轮毂轴线方向呈45度转动,b轮和d轮的滚泵,都是沿着轮毂轴线方向,呈135度转动,也就是说,左旋轮a轮和c轮,右旋轮b轮和d轮互为径向关系。同理左侧轮ad和右侧轮bc互为对称关系,那有些朋友就有疑问了,为什么要这么设计呢?我们来简单分析一下,当脉轮向前转动时,滚棒会与地面产生摩擦力,这时候滚棒势必会受到一个向后运动的力,所以滚棒摩擦力的方向,为麦克纳姆轮轮前进方向。

麦克纳姆轮

我们把它标注为f摩,然后我们把这个f膜分解为两个力,分别为垂直于滚棒轴线的分力F1,和平行于滚棒轴线的分力F2。由于滚棒是被动轮,所以F1是滚动摩擦力,滚动摩擦力会全部用于驱动滚棒飞速转动。但麦克纳姆轮本身并不会有丝毫的前进或后退,这就好像是滚子轴,承外圈固定,内圈疯狂转动。由于外圈被滚子转动给抵消掉了,自身并不会运动,所以我们的滚动摩擦力F1,并不会驱动麦克纳姆轮前进,而是被滚棒自转给浪费掉了。

麦克纳姆轮

我们再来分析一下F2,F2也会迫使滚棒运动,但它是主动运动,所以F2是静摩擦力,由静摩擦力驱动麦克纳姆轮的整体运动。也就是说,麦克纳姆轮的整体运动,单独由滚棒轴线方向的静摩擦力,来承担。理解这一点之后接下来我们只需要把这个45度的静摩擦力,分解为横向和纵向两个分力。为什么要分解呢?接下来你就知道了,当四个轮子都向前转动时,大家可以看一下四个轮子的分解力,a轮和b轮在x方向的分解力X1,X2都是向外的力,所以X1和X2可以相互抵消。c轮和d轮在x方向的分解力X3x,都是向内的力,所以X3和X4可以相互抵消,这样abcd轮就只剩下y方向的分力Y1,Y2Y3Y4了,这四个向后的静摩擦分力合起来,就可以推动麦克纳姆轮前进了。

麦克纳姆轮

如果想让麦克纳姆轮向左横向平移,只需要将AC轮正转BD轮反转,画一下四个轮子的分解力可知,向后方的Y1Y2和向前方的Y3Y4分离,会相互抵消。只剩下x方向四个向右的近摩擦分离,这四个向右的静摩擦分力合起来,就可以推动麦轮向左横向平移了。如果AC轮反转bd轮正转,那就是向,右横向平移了。如果想让麦轮360度原地旋转,只需要将ad轮向同一个方向旋转,BC轮向相反方向旋转。


麦克纳姆轮实物图展示参考

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