轮式机器人底盘的减震通过拉簧和铰接结构实现柔性连接

寂静回声

问



答

你可能想借鉴这个结构，结果发现不好计算。

但是现在这个结构细分析起来也并不简单。
现在你图中的结构是通过拉簧和铰接结构实现柔性连接，通过合页与底盘铰接，拉簧提供弹性回弹力。
从支点到车轮的距离与从支点到弹簧连接点的距离之比定义了杠杆比，高杠杆比意味着较小的车轮移动会导致较大的弹簧伸长，从而使悬架感觉更柔软。低杠杆比则使其更硬。
弹簧相对于铰接臂的角度会影响弹簧力转化为回弹力的效率，通常在行程中点时，角度接近90°最为有效。
悬架行程是车轮能够移动的最大垂直距离，它受到机构几何形状和弹簧最大安全伸长量的限制，
必须确保有足够的行程来应对机器人将要行驶的地形。
理想的刚度取决于机器人的总质量（包括有效载荷）。
预紧力是悬架处于静止状态（静态行驶高度）时弹簧内部的张力大小，预紧力能确保机构不会松动，并在遇到颠簸前就能提起机器人的重量。

拉簧容易疲劳,检查循环寿命评级，并设计防腐蚀保护（涂层/材料选择）。
拉簧需具备高弹性和抗疲劳性能，优先选用优质合金钢（如65Mn、SiCr）或不锈钢（如304），以应对高频振动和复杂环境（如潮湿、高温）。
拉簧的弹力需与合页的运动范围协调，避免因弹力过大导致合页卡死或弹力不足无法有效减震。
拉簧提供恢复力但没有速度阻尼——增加一个阻尼器（粘性减震器、阻尼筒）或粘弹性元件来控制回弹，避免弹跳。


弹簧连接件（吊环、叉形接头）必须防止对弹簧和铰链施加侧向载荷。侧向载荷会缩短弹簧寿命并增加铰链摩擦。

弹簧和铰链的位置会影响重心和非悬挂质量。保持非悬挂质量低以提高响应速度。
设计时考虑可维护性——弹簧和连杆应可更换。

如果空间允许，考虑使用压缩弹簧+线性阻尼器代替裸拉簧，

合页的材料（如高强度铝合金、钢）需承受机器人运动时的冲击载荷（如不平路面的瞬时冲击力），避免铰接轴弯曲、孔位变形或断裂。
合页需仅保留减震所需的单自由度（如轮组上下摆动方向），避免多余自由度（如侧向转动）导致底盘晃动或轮组 “偏摆”，影响运动精度。
可通过限位凸起或挡板限制铰接角度（通常建议摆动角度≤30°，防止拉簧过度拉伸）。

检查悬架变形如何影响车轮定位（外倾角、前束角、拖距）。这些变化会影响转向稳定性和轮胎磨损。
如果制动/加速载荷与铰链几何相互作用，考虑抗俯冲/抗下坐特性。


悬架的最终目标是最大限度地延长所有车轮与地面保持牢固接触的时间，这能确保在加速、制动和转向时拥有持续的牵引力，尤其是在不平坦的路面上

底盘上的精密部件（如激光雷达、IMU、摄像头）对振动敏感，需通过减震结构阻断振动传递：
若拉簧减震效果不足，可在精密部件与底盘间额外增加次级减震（如硅胶垫、阻尼隔振器）；
避免拉簧与驱动系统（电机、减速器）的振动频率耦合，通过测试调整拉簧参数，降低共振风险。

户外或粉尘 / 潮湿环境中，需对合页铰接处做密封处理（如加装防尘盖、防水密封圈），防止泥沙进入导致卡滞