Guía de diseño del motor con base de ruedas del simulador de carreras

La base del volante es el componente central de los sistemas de retroalimentación de fuerza, donde el diseño del motor determina directamente el realismo y la capacidad de respuesta de la experiencia de conducción simulada. A continuación se muestra la solución técnica para nivel profesional. Motores de distancia entre ejes del simulador de carreras..

1. Selección del tipo de motor

(1). Motores CC con escobillas

Tecnología más antigua, control más sencillo

Menor costo pero con problemas de desgaste de las escobillas.

Feedback de fuerza menos preciso.

(2). Motores CC sin escobillas (BLDC)

Estándar industrial actual para ruedas de alta gama

Mayor eficiencia y densidad de par

Mayor vida útil sin cepillos

Requiere una electrónica de control más sofisticada

(3). Motores de transmisión directa

Solución de gama alta sin engranajes ni correas

Proporciona retroalimentación de fuerza más directa

Requiere gran potencia y refrigeración.

Gran tamaño físico y peso.

Elección estándar de la industria: Servomotores sin escobillas de alta precisión (por ejemplo, serie Maxon EC)

2. Parámetros clave de rendimiento

• Salida de par:

♦ Nivel básico: 5-10 Nm (continuo)

♦ Grado de competición: 15-25 Nm (continuo)

♦ Par máximo de hasta 3 veces el par continuo

• Rango de velocidad:

♦ Velocidad base: 1000-4000 RPM

♦ Debe soportar la reversión instantánea (

• Ancho de banda de retroalimentación de fuerza:

♦ Requisito profesional: frecuencia de retroalimentación >50 Hz

♦ Sistemas de primer nivel: hasta 100 Hz

• Fuente de alimentación:
♦ Sistemas de 24 V comunes para gama media.

♦ Los sistemas de alta gama pueden usar 48 V o más

♦ Considere la estabilidad y ondulación del suministro de energía.

3. Solución de integración mecánica

Diagrama

Código

grafico TD

un[motor] -->|Acoplamiento de alta rigidez| B[Codificador de alta resolución]

B -->|Reductor de armónicos| c[Sensor de par]

c --> re[Eje de dirección]

re --> mi[Mecanismo de liberación rápida]

Componentes principales:

► unidad armónica (Relación de reducción 3:1-5:1)

► Codificador absoluto de 24 bits

► Sensor de par/momento 6DoF

Opciones de transmisión:

► Transmisión por correa (común en rango medio)

► transmisión por engranajes (más ruidoso pero compacto)

► accionamiento directo (mejor fidelidad pero mayor costo)

4. Diseño de gestión térmica

Control de temperatura de funcionamiento continuo:

• Temperatura del devanado

Soluciones de refrigeración:

• Refrigeración por aire forzado (protección IP54)

• Refrigeración líquida (modelos de gama alta)

5. Arquitectura de control

# Lógica de control de retroalimentación de fuerza simplificada

definición force_feedback_loop():

mientras Verdadero:

telemetria = obtener_datos_del_juego() # Recibir datos del software sim

par_motor = motor_física(telemetria) # Cálculo del motor de física.

control_actual(par_motor) # Control de bucle actual

si parada_emergencia(): # Control de seguridad

enganchar_freno()

Jerarquía de control:

► Lazo de posición (500 Hz)

► Bucle de velocidad (1kHz)

► Bucle de corriente (20kHz)

6. Mecanismos de protección de la seguridad

• Interruptores de límite de hardware duales

• Protección dinámica contra sobrecarga

• Circuito de freno de emergencia (

• Monitoreo de temperatura en tiempo real

7. Comparación de puntos de referencia de la industria

modelo	Torque continuo	Par máximo	Frecuencia de respuesta	Resolución del codificador
Fanatec DD1	20Nm	60Nm	50Hz	16 bits
Simucube 2 Pro	25Nm	75Nm	100Hz	24 bits
Solución de bricolaje	6-15Nm	15-45Nm	30-50Hz	17-20 bits

8. Tendencias de desarrollo futuras

→ Motor de accionamiento directo integrado diseños

→ Retroalimentación de fuerza cooperativa multimotora

→ Tecnología de fusión de retroalimentación háptica

→ Control de amortiguación adaptativo basado en IA

Recomendaciones de diseño:

⇒ Priorizar motor sin escobillas outrunner soluciones

⇒ Implementar un diseño de redundancia de codificador dual

⇒ Desarrollar algoritmos de control de FOC dedicados.

⇒ Optimizar el juego mecánico (

Esta solución de diseño cumple con los requisitos de retroalimentación de fuerza desde sistemas básicos hasta sistemas profesionales de competencia, brindando un funcionamiento continuo confiable y al mismo tiempo garantizando el rendimiento. Se debe prestar especial atención a la compatibilidad entre algoritmos de control de motores y Protocolos de software de simulación de carreras convencionales. (por ejemplo, iRacing, Assetto Corsa) durante el desarrollo real.

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