Машинка, напечатанная на 3Д принтере, с радиоуправлением на плате Ардуино

Добрый день, в моей инструкции я расскажу, как изготовить радиоуправляемую машинку, все детали которой будут напечатаны на 3Д принтере.

В моей инструкции будет описание изготовления понижающего редуктора, привода задних колес, системы рулевого управления передними колесами, электрической схемы приемника и передатчика.

Постройка радиоуправляемой машинки начнем с поиска образца, с которого мы будем делать свой проект.
За прототип для моей радиоуправляемой машинки я взял авто-вездеход «ЧАБОРЗ»


Материалы и инструменты, которыми я пользовался:

Список материалов:
1. Пластик ПЛА, диаметр прутка 1,75 мм;

2. Герметик силиконовый «RED»;

3. Шпагат;

4. Подшипник 624 серии_6 шт.;

5. Стальной пруток диаметром 4 мм;
6. Шуруп D3х10_4 шт;
7. Шуруп D1х3_8 шт;
8. Винт М4х30_4 шт.
9. Винт М4х10
10. Винт М4х15
11. Винт М4х20
12. Винт М3х15_2 шт.;
13. Гайка самотормозящейся М4
14. Гайка М3_2 шт.;
15. Пластиковый дюбель;
16. Плоская шайба под болт М4;
17. Плоская шайба под болт М3;
18. Стальная проволока;

19. Пластиковый корпус;
20. Термоусадочные трубки для проводов;

21. Провода;

22. Плата ардунио «Nano»_2 шт.;

23. Понижающий преобразователь напряжения Mini360 DC-DC, настроенный на 8 вольт;

24. Сервопривод MG90S;

25. Двигатель на 6 вольт_2 шт.;

26. Драйвер двигателя L298N;

27. Выключатель_2 шт.;

28. Аккумулятор 3,7 В_5 шт.;

29. Джойстик;

30. Модуль беспроводной передачи данных 2,4G/NRF24L01_2 шт;

31. Индикаторы заряда аккумулятора на 9 и 12В;

32. Отсек для аккумулятора на 9 и 12В;


Список инструментов:
1. 3 Д принтер формата А8;

2. Гаечные ключи;

3. Крестовая отвертка;

4. Плоская отвертка;

5. Строительный фен;

6. Паяльник»

7. Канцелярский нож;

8. Плашка (Лерка) на М4;
9. Напильник;
10. Струбцина;
11. Ножницы;

12. Нитки;
[/center]
13. Канцелярская прищепка;
14. Кусачки;

Процесс изготовления радиоуправляемой машинки:

Шаг первый: Изготовление и сборка понижающего редуктора
1. Разрабатываем теоретический чертеж понижающей передачи 1:7.
Передача состоит из трех шестерен с модулем 0,5.
Первая шестерня z=20, вторая шестерня z=60, третья шестерня z=70.

2. Прорабатываем профиль зуба для шестерен.

3. На 3Д принтере печатаем шестерни, корпус, крышку, прижим и шкив передачи.
4. Для получения оси передачи отрезаем 27 мм от стального прутка диаметром 4 мм.
5. Для получения оси передачи мощности отрезаем 53 мм от стального прутка диаметром 4 мм, на расстоянии от края 14 мм делаем замятие.
6. Сборка понижающего редуктора:

а. Нагреваем ось передачи мощности в месте замятия до 80-100 градусов, затем на ось запрессовываем шестерню передачи мощности.
б. Устанавливаем в корпус редуктора ось передачи, на нее одеваем двойную шестерню, затем устанавливаем ось передачи мощности с запрессованной шестерней.
в. Корпус редуктора закрываем крышкой и фиксируем болтами и гаками М4.
г. Запрессовываем на оси двигателей шестерни z=20, устанавливаем в корпус редуктора и фиксируем прижимом с помощью болта М4х20 и гайки.
д. Проверяем плавность вращения шестерен.
е. Устанавливаем в специальное отверстие шкива передачи гайку М4, затем устанавливаем шкив на ось передачи мощности и крепим винтом М4х10.


Шаг второй: Изготовление резинового пассика
1. Ножницами вырезаем заготовку пассика из шпагата, длина заготовки равна в 3 раза больше длины пассика.
2. Складываем шпагат в 3 слоя и связываем концы нитками.
3. На 3Д принтере печатаем кольцо с канавкой по размеру пассика.

4. Смазываем солидолом канавку кольца.
5. Заполняем канавку силиконовым герметиком.
6. Укладываем подготовленный шпагат в канавку и дополнительно шпагат обмазываем сверху силиконом.
7. Через сутки, после высыхания, вынимаем пассик из канавки.

Шаг третий: Разработка рулевого управления
1. Чертим в программе «Компас» кулису и ступицу переднего колеса в трех положениях, вверху, внизу и в среднем положении.
2. Через три точки крепления рулевой тяги чертим окружность, центр этой окружности будет вторая точка крепления рулевой тяги с рулевой рейкой.


Шаг четвертый: Изготовление пружин для рессоры
1. Канцелярской прищепкой на круглой заготовке зажимаем край пластикового прутка из ПЛА нагреваем строительным феном и постепенно накручиваем на круглую заготовку десять витков, после остывания пластика снимаем и подрезаем края кусачками.


Шаг пятый: Изготовление задней оси
1. Отрезаем 122 мм от стального прутка диаметром 4 мм.

2. Напильником делаем две фаски с двух сторон стального прутка.
3. Ось зажимаем струбциной и плашкой (леркой) М4 нарезаем резьбу с двух сторон прутка длиной 10-12 мм.


Шаг шестой: Изготовление и сборка ступицы переднего колеса
1. Втулку ступицы выполняем из пластикового дюбеля, отрезаем два отрезка длиной 8 мм.

2. На 3Д принтере печатаем переднее колесо, крестовину, барабан ступицы, заглушку барабана ступицы.

3. На винт М4х30 устанавливаем втулку и два подшипника 624 серии и устанавливаем в барабан ступицы, затем на винт устанавливаем переднее колесо и зажимаем самотормозящейся гайкой М4, винт удерживаем плоской отверткой.

4. После установки переднего колеса устанавливаем в барабан ступицы заглушку, совмещаем крепежные отверстия на барабане и заглушке, устанавливаем крестовину и зажимаем винтом М4х30 с самотормозящейся гайкой М4.


Шаг седьмой: Изготовление рамы машинки, системы рулевого управления, деталей передней и задней подвески, бампера, задних колес и станины для установки электроники
1. В программе объемного проектирования разрабатываем детали машинки
2. На 3Д принтере печатаем раму машинки, рулевую рейку, две рулевых тяги, заднюю опору, четыре кулисы передней опоры, шкив передачи, бампер, два задних колеса и станину для установки электроники


Шаг восьмой: Окончательная сборка радиоуправляемой машинки
1. Винтами М4х10 четыре кулисы передней подвески крепим к раме машинки.

2. Винтами М4х15 с самотормозящейся гайкой М4 крепим ступицы передних колес к кулисам передней подвески.

3. Винтами М4х15 с самотормозящейся гайкой М4 крепим опору задней подвески к раме машинки.

4. Вставляем заднюю ось в опору задней подвески и шкив передачи, предварительно надев на шкив резиновый пассик.

5. Устанавливаем на заднюю ось с двух сторон подшипники 624 серии и два задних колеса, после чего закрепляем самотормозящимися гайками М4.

6. Устанавливаем в специальное отверстие шкива передачи гайку М4 и крепим винтом М4х10, предварительно выровняв его в опоре задней подвески.

7. Крепим тремя винтами М4х15 с гайками и шайбами понижающий редуктор на раме машинки, предварительно накинув на шкив пассик.

8. Устанавливаем пружины рессоры на заднюю и переднюю подвеску и крепим стальной проволокой.

9. Шурупами крепим бампер к раме машинки.

10. Винтами М4х15 с самотормозящейся гайкой М4 крепим рулевые тяги к рулевой рейке и к ступице переднего колеса.

11. Покрываем колеса слоем силиконового герметика, для предотвращения проскальзывания при езде и ждем сутки, пока герметик не затвердеет.


Шаг девятый: Сборка электроники приемника машинки
1. По схеме спаиваем электрическую схему машинки, при этом не забываем припаять к месту подведения напряжения 3,3 В на плате приемника электролитический конденсатор не менее 10 МКФ, как рекомендует производитель.


2. Для стабильной работы передатчик необходимо припаять к плате Ардуино, либо использовать плату Ардуино со встроенным приемником (передатчиком).
3. К раме машинки шурупами крепим станину для электроники, затем устанавливаем и крепим все электрические компоненты.

4. На раму машинки крепим сервопривод.
5. Крепим к станине для электроники, винтами М3 с гайкой, отсек для аккумулятора и подключаем к плате управления L298N_провода двигателей понижающего редуктора, а к Ардуино провода сервопривода.


Шаг десятый: Сборка передатчика
1. В крышку корпуса передатчика устанавливаем джойстик и выключатель, в предварительно подготовленные отверстия.
2. По схеме спаиваем электрическую схему передатчика, при этом не забываем припаять к месту подведения напряжения 3,3 В на плате передатчика электролитический конденсатор не менее 10 МКФ, как рекомендует производитель. Для обеспечения стабильной работы передатчик необходимо провода припаять к плате Ардуино, либо использовать плату Ардуино со встроенным приемником (передатчиком).

3. В пластиковый корпус устанавливаем, подготовленный передатчик и подключаем выключатель с джойстиком.


Шаг одиннадцатый: Испытания
1. На плату передатчика прошиваем программу:

2. На плату приемника прошиваем программу:

3. Устанавливаем аккумуляторы в отсеки передатчика и приемника.
4. Включаем передатчик и приемник машинки, проверяем работу сервопривода и двигателей понижающего редуктора.
5. После того как шток сервопривода переместиться в нулевое положение, на сервопривод устанавливаем рычаг, конец которого проденем в отверстие рулевой рейки и зафиксируем его шурупом.

Машинка готова к первому заезду.


3Д модели деталей машинки: