在FRC机器人竞赛的传动系统搭建场景中,CIM电机作为核心动力输出单元,常采用双电机并联输入CIMple变速器的布局来提升扭矩输出能力,而转速反馈环节的编码器安装,一直是紧凑传动舱布局里的难点——双电机与变速器壳体之间的间隙狭窄,常规编码器支架要么无法卡入安装间隙,要么固定后存在同轴度偏差,导致转速采集数据跳变,影响闭环控制精度。这款支架的设计完全贴合双CIM电机与CIMple变速器的装配间隙,整体采用环抱式卡装结构,不需要额外在电机或变速器壳体上打孔攻丝,直接卡入两个CIM电机的相邻壳体与变速器输入侧的衔接位置,就能完成定位,适配Grayhill 63R系列编码器的安装尺寸,安装后编码器转轴与变速器输出轴的同轴度偏差可控制在0.
1mm以内,避免高速运转时编码器轴承承受额外径向力,延长传感器使用寿命。从结构细节来看,支架主体采用多段弧形贴合面设计,每一段弧面的曲率都匹配对应位置的电机外壳、变速器壳体的外轮廓,卡装后接触面积足够大,不会因为机器人运行中的振动出现松脱移位;支架上预留的编码器安装孔位做了沉台设计,编码器装入后端面与沉台贴合,轴向定位精度有保障,同时孔位周边做了加强筋结构,避免长期受力出现孔位变形。考虑到竞赛场景里零件常采用3D打印加工的需求,支架的分体式结构拆分了顶部与底部的独立零件,所有安装面的打印支撑都设计为易剥离结构,打印完成后不需要复杂的后处理,去除支撑后就能直接装配,不存在封闭空腔导致的打印积料问题,也没有需要额外支撑的悬空薄壁结构,
打印成功率高。安装边界方面,支架卡入后不会超出双电机与变速器组合体的原有外轮廓尺寸,不会和传动舱内的布线、其他结构件产生干涉,整体占用的轴向空间仅为12mm,在原本就非常紧凑的电机间隙里完成布置,不需要调整原有电机与变速器的安装位置,也不需要改动传动系统的其他零件,属于原位替换的加装配件。实际使用中,这款支架解决了双CIM电机配CIMple变速器时编码器无合适安装位的问题,不需要对原有传动结构做任何破坏性改装,装配时只需要将支架对准两个电机之间的间隙推入,直到弧形面完全贴合壳体,再用两颗扎带穿过支架上预留的绑扎孔,将支架与电机壳体绑扎固定即可,整个装配过程不需要特殊工具,几分钟就能完成编码器的安装固定。固定完成后,
编码器的检测轮或转轴可以直接对接变速器的转速检测位,采集的转速信号稳定,即使在机器人急加速、急减速、碰撞等极端工况下,支架也不会出现移位,信号采集的误差可以控制在竞赛要求的允许范围内。从设计逻辑上,这款支架没有采用通用支架的可调式长孔结构,而是完全针对特定的电机、变速器、编码器组合做了定尺寸设计,虽然通用性不强,但在特定应用场景下的安装精度、固定可靠性都远高于通用可调支架,非常适配竞赛机器人这种追求高可靠性、紧凑布局的使用场景,不需要现场反复调整安装位置,装配效率更高,也避免了可调结构长期使用后出现的螺栓松动、位置偏移问题。支架的壁厚设计兼顾了强度与轻量化要求,主体壁厚2.5mm,在安装位、受力贴合位置局部加厚到4mm,既保证了3D打印后的结构强度,能承受编码器安装后的受力以及运行中的振动冲击,又不会过度增加重量,符合竞赛机器人对零件轻量化的要求。
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