Modellauto Projekt: Gerald

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    • Modellauto Projekt: Gerald

      Hallo zusammen,

      wie schon in meiner Uservorstellung erwähnt, brauche ich bei meinem Projekt etwas Hilfe und hoffe sie hier zu finden.
      Ich werde zu Beginn drei Beiträge schreiben um euch meine Ideen und Fortschritte zu zeigen. Dabei bin ich schon auf eure Kommentare gespannt. Danach erläuter ich meine Probleme und hoffe sie durch Mithilfe von euch lösen zu können.

      Die Grundidee:
      Ich möchte ein Funkferngesteuertes Auto komplett selbst konstruieren und so viele Teile wie möglich selbst mit meinem 3D-Drucker drucken.
      Und das was ich nicht drucken kann, soll möglichst kostengünstig zu beschaffen sein.

      Mein wichtigstes Handwerkszeug:
      FreeCAD und der 3D-Drucker Anycubic i3 Mega


      Version 1:
      Aller Anfang ist schwer.
      Ich bin zu Beginn sehr blauäugig an die Sache ran gegangen und wollte bevor ich überhaupt wusste wie der Antrieb und die Ansteuerung funktioniert ein "Chassis" drucken und es auf Legoräder setzen.
      So hab ich also einen Entwurf gemacht ohne auf Maße und Funktionalität zu achten, mich zum ersten mal mit FreeCAD beschäftigt und es ausgedruckt.



      Gedruckt in 2 Teilen sollte es in der Mitte zusammengeklebt werden und alles weitere oben drauf. Rechts die front und links das Heck mit einer größeren Fläche für den Motor. Maße ca. 30*15 cm.

      Nachdem ich den Motor und die Motorsteuerung von einem Kumpel bekommen habe, ist mir schnell klar geworden, dass das so nichts wird.


      (Multiplex himax hc3520-1000 / Zu dem Zeitpunkt wusste ich noch nicht, dass das ein Flugzeugmotor ist, was mich noch vor einige Herrausforderungen stellen sollte)


      Version 1 ist somit im frühsten Entwicklungsstadium gestorben.
    • Version 2:

      Dieses Mal wollte ich die Sache ein klein wenig professioneller angehen.

      Vorüberlegungen:
      • Chassis: Ich brauche Platz für alle Anbauteile (Lenkung, Akku, Motor...)

      • Aufhängung: Sollte so simpel wie möglich sein. Also Starrachse.

      • Antrieb: Da wurde es schwierig. Ich wollte unbedingt ein Differential. Außerdem hatte ich das Problem, dass der Motor wenn er beginnt sich zu drehen, ein sehr starkes "Anreißmoment" hat. Da hatte ich die Befürchtung, dass mir Das mein Differential zertört. Also muss auch eine Sollbruchstelle her.

      • Lenkung: auch sehr simpel gehalten. Dennoch nicht so einfach in der Planung.
      • Räder: Lego
      • Druckmaterial: PLA
      Umsetzung:

      Das schwierigste wollt ich zuerst vom Tisch haben. Das Differential. Da ich leider kein gelernter Maschinenbauer bin, hab ich von der Berechnung von Kegelzahnrädern leider keine Ahnung. Ich hab aber ein einigermaßen passendes Vorbild mit Maßen im Internet gefunden und dieses nachkonstruiert.


      Das Ganze kam in ein passendes Gehäuse um zu verhindern, dass Schmierfetf raus und Dreck rein kommt und ich habe begonnen ein Chassis zu konstruieren.

      Im nächsten Bild sieht man dann auch schon die Motorhalterung auf dem Chassis. Der Abstand zwischen Halterung und Differential ist für die Sollbruchstelle vorgesehen.
      (Diese besteht aus einem kleinen Platikteil welches bei zu hoher Belastung bricht und schnell durch ein Neues ersetzt werden kann.)

      Generell habe ich alle Anbauteile so konstruiert, das sie in alle nötigen Richtungen verschiebbar sind, um Tolleranzen auszugleichen.


      Fertig ausgedruckt und zusammengebaut sah das ganze so aus:



      Nachdem das Heck endlich fertig war, fehlte "nur" noch die Vordere Aufhängung und die Lenkung.
      Die Forderen Legoräder haben einen so großen Innendurchmesser, dass ich es geschafft habe die Aufhängung in der Felge unterzubringen.


      Angetrieben werden sollte die Lenkung über ein Servo welches ursprünglich aus dem selben Flieger kommt wie der Motor. Die Lenkstange ist hier noch nicht dabei.

      Anfangs sollte das Chassis eine Art Überrollkäfig bekommen (Dafür die ganzen Löcher). Das habe ich aber leider mit meinen damaligen FreeCAD-Fähigkeiten nicht hinbekommen. Deshalb habe ich kurzerhand Streben gedruckt, die das ganze Fahrzeug stabilisieren sollten.



      Nachdem ich das Ganze dann endlich zusammengebaut hatte und alle Komponenten befästig waren, sieht das Auto Version 2 so aus:
      (Bitte keine bösen Kommentare zur Verkabelung, ich war aufgeregt und es sollte schnell fahrbereit sein. Da hab ich das nur zusammengetüddelt)



      Version 2 ist somit fertiggestellt und fahrtüchtig.


      Motivation für Version 3:

      Das Auto funktionier so zwar, aber leider hat es ein paar echte Mängel.
      1. Auch wenn der Motor so viel Kraft und Umdrehungen hat um das Auto geschätzt auf 40+ km/h zu beschleunigen, kann ich das nicht erfolgreich testet. Denn sobald bei höherer Geschwindigkeit eine Bodenwelle kommt, bricht die Hinterachse.
      2. Die Bodenfreiheit des Autos beträgt nur knapp einen Zentimeter. Damit sind schon die kleinsten Unebenheiten unüberwindbar.
      3. Das wahrscheinlich größte Problem. Der Motor dreht nur vorwärts... Also entweder ist das wirklich so, oder ich war zu unfähig die Steuerung an der (Flugzeug-) Fernsteuerung einzustellen.


      Mit Version 3 soll das und noch einige andere Punkte verbessert werden.
    • Hallo Jonas!
      Vom Ansatz her ist das Ganze doch nicht schlecht, doch ohne eine funktionierende Federung wirst Du nicht weit kommen.
      Gerade bei einem solchen Brushless Motor wirken Kräfte, die auf Dauer weder das Differential, noch das Chassis verarbeiten können.
      Was den Regler angeht, kann ich Dir nur raten, einen aus dem RC-Car Bereich zu verwenden. Deiner kann nur eine Drehrichtung, da Flugzeuge eher selten einen Rückwärtsgang brauchen. ;)
      Gib mal bei Thingiverse den Suchbegriff "Open RC" ein, da bekommst Du für Deine Konstruktion genügend Anregungen um Dein Vorhaben auf vernünftige Räder zu stellen.

      Gruß
      Frank
      Ich weiss, dass die Stimmen in meinem Kopf nicht real sind...
      Aber manchmal haben sie RICHTIG GEILE IDEEN!!!
    • Das gefällt mir auch, was Du da machst.
      Lass Dich nur nicht beeindrucken von Fehlkonstruktionen oder Tiefschlägen. Ich denke kein Modellbauer ist davor sicher.

      Ansonsten, wie Frank gesagt hat. Dein Regler kann nur vorwärts.

      Wie schnell willst Du denn damit künftig fahren?
      Was hat der Motor für einen kV-Wert?

      Grz. madliz
    • Danke für das positive Feedback!

      @von Lindenhorst: Also das es am Regler liegt, dass der Motor nur Vorwärts dreht ist schonmal gut zu wissen.
      Ich habe mir auch überlegt auf einen anderen Motor/Regler umzusteigen, aber dann fand ich das doch nicht mehr so schlecht, da es bei nem richtigen Auto mit der Drehrichtung ja nicht anders ist.


      @madliz: Wenn ich das richtig gelesen habe dann hat der Motor einen Wert von 1000 kV. Zur Geschwindigkeitsangabe sage ich mehr in meinem nächsten Beitrag.

      Grüße
      Jonas
    • Look-a-Mahoni schrieb:

      Ich habe mir auch überlegt auf einen anderen Motor/Regler umzusteigen, aber dann fand ich das doch nicht mehr so schlecht, da es bei nem richtigen Auto mit der Drehrichtung ja nicht anders ist.
      Grundsätzlich richtig, doch dürfte es etwas schwierig werden, einen Rückwärtsgang mit einem Getriebe oder einer Umpolung zu realisieren.
      Das sind nochmal ganz andere Kräfte, die da auf Deine Druckteile wirken.
      Für den Anwendungszweck angepasste Regler, mit Vor- und Rückwärtsgang / Bremse, lassen sich so programmieren, dass ein direkter Wechsel der Fahrtrichtung nicht möglich ist.
      Das schont auf die Dauer Material und Geldbörse.

      Gruß
      Frank
      Ich weiss, dass die Stimmen in meinem Kopf nicht real sind...
      Aber manchmal haben sie RICHTIG GEILE IDEEN!!!
    • Version 3:
      (liebevoll Gerald getauft)

      So, dieses Mal soll alles perfekt werden. Ich lasse mir mehr Zeit für Prototypen, teste mehr und plane länger.
      Mittlerweile hab ich mich auch mit dem Druck von ABS beschäftigt um Bauteile drucken zu können, die etwas stabiler sein müssen.

      Vorüberlegungen / Ideen:
      (alles nachfolgende ist noch nicht in Stein gemeißelt und ist nur kurz angekrazt.Einiges habe ich schon getestet oder zumindest geplant. Ich werde genauer darauf eingehen, wenn ich mich den verschiedenen Gebieten widme.)

      • Chassis:
        • Soll grundsätzlich wieder eine Ebene werden. Alle Prototypen werden planmäßig aus Pressspan entstehen, da Gerald noch etwas größer wird als Version 2 und ich mit meinem Drucker diese Körper einfach nicht mehr effektiv drucken kann. Sind dann alle Komponenten ferig und funktionstüchtig, wird die Spanplatte durch eine aus Carbon mit (eventuell) einem dünnen Alublech darunter. Als Kratz- und Schlagschutz.
      • Aufhängung:
        • Da ich nicht weiß wie schwer das Auto wird und ich nach Möglichkeit wahlen können will zwichen On-&Offroad soll die Aufhängung möglichst variabel sein.
        • Ich habe bereits Federn, welche aber recht hart sind.
        • Das ganze soll als variables Pushrod-System aufgebaut werden. (Verstellung von Höhe, Federweg und Härte)
      • Antrieb: (Grundsätzlich 4WD)
        • Getriebe: Wird eine Art schnellwechselsystem werden, um zwischen Speed und Crawling zu wählen.
        • Differential: Muss ich neu Konstruieren, da es schmaler werden muss. Das ganze dann zwei Mal für vorn und hinten.
        • Antriebswellen: Die Haupt-Kardanwelle soll aus Alu bestehen, da diese recht lang wird und das zu drucken muss nicht sein. Auch die Antriebswellen zu den Rädern werde ich kaufen (Antriebswellen) Das wird nicht anders gehen, da die Kardangelenke an der Stelle sehr klein und stark sein müssen. Da komm ich einfach mit dem Kunstoff an die Materialgrenze.
        • Kupplung: Da hab ich mir eine Art Doppelkuplung überlegt, mit der ich zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgang wählen kann
      • Lenkung: Über das Thema hab ich mir noch keine weiteren Gedanken gemacht.
      • Räder: Ich weiß leider noch nicht genau wie groß Gerald wird, daher weiß ich auch nicht welche Räder optisch passen werden. Ich denke aber, dass die Lego Räder von Version 2 zu klein werden.


      Soviel zur Erläuterung meines Projektes. Ab dem nächsten Beitrag kommen meine Fragen und Fortschrittsberichte. ;)
    • Nach einer kleinen Projektpause kann es nun mit neuem Enthusiasmus weiter gehen.

      Mein aktuell größtest Problem sind die Differentiale.
      Ich habe es nun schon mehrfach versucht, bin aber leider immer wieder an der Berechnung/Konstruktion der Zahnräder gescheitert.
      Gibt es hier einen versierten Modellbauer, der sich damit auskennt und mir Tipps geben kann?

      Das Differential aus Version 2 habe ich so ziemlich ohne Plan zusammengezimmert. Die Ausgleichsräder lassen sich mit dem Zahnrad-Tool von FreeCad erstellen. Aber das Tellerrad und das antreibende Zahnrad würde ich dieses mal gern etwas fachgerechter konstruieren, da die Belastung höher sein wird. Momentan hat das Differential eine Übersetzung von 1/4. Dabei würde ich auch bleiben.

      So sieht Das Differential aus V2 aus:


      Außerdem hat das Gehäuse der V2 eine Breite von 40mm die ich nach Möglichkeit auf 30-35mm verschmälern möchte.

      Grüße
      Jonas
    • madliz schrieb:

      Ich neige mein Haupt vor Dir, wenn Du sowas auf dem 3D-Drucker machst!

      Wie sind denn eigentlich die ausgehenden Achsen gelagert? Metallgleitlager, Metallachsen direkt auf Filamentmaterial oder Kunststoff auf Kunststoff?

      Grz. madliz
      Also in V2 sieht das ganze noch so aus:


      Die ausgehenden Wellen laufen in 11x5x5mm Kugellagern. Dann kommt eine austauschbare (mit Heißkleber befestigte) Starrachse an der die Räder befestigt sind. Die bricht leider sehr leicht.

      V3 wird auch eine 5mm Antriebswelle bekommen, welche dann aber in eine (gekaufte, weil nicht druckbare) Kardanwelle mit gelenken gehen, die dann in eine deutlich stärkere Einzelradaufhängung übergeht.