對機械自動化很著迷的碼農，如何從最基礎開始學習機械原理機械設計並製作一輛小車？

01-21

本人從小對機械機器人以及軟體一類的著迷。後來選擇了從事碼農的職業。等愛好成職業了，就想搞更多的愛好。
想要做一輛用手機控制的小車，基於樹莓派，但不想直接去淘寶買小車的底盤。很想知道，如何一步一步地學習，可以做到，1.理解常規的諸如齒輪傳動等機械原理，2.設計簡單的機械組件比如小車底盤。
然後相關的問題就是，有什麼軟體可以設計機械組件並且模擬其運行，比如電動機發動後的齒輪傳動然後小車跑起來。以及對於個人愛好者，如何將設計的機械組件變成真實的物品（是否有商家可以像個人提供諸如3d列印的機械組件製造服務）。

根據自己經歷說的一下個人的看法，不足之處還請大神指正。

由於大學時候曾經做過類似項目，對這種有興趣卻找不到方向的感覺深有體會。現在在這裡分享一下自己的經驗，希望對你有所幫助。

下面開始啦。

樓主想要製作一輛由手機控制的小車（想當年我也有這想法的），可以說是一個智能化的機械裝置。

像這樣的一個裝置需要兩個部分組成（像一些基礎的機械知識我就不說啦，我只說跟你這小車相關的），機械結構部分和控制部分。

1.機械結構部分一個完整的機械結構需要有動力源，傳動機構和從動機構。

動力源在這在車上，最好的選擇就是最簡單的直流電機（比較便宜淘寶上有賣，如果後期追求更精確的和隨心所欲的控制的話，可以專用伺服電機和步進電機。）

傳動機構在小車上最常用的有兩種選擇（主要是體積要求比較小）：1.齒輪傳動；2.同步齒形帶（以上均可在淘寶上買到你想要的）。傳動機構的布置設計有基本的機械設計常識。

從動機構在在車上就是車輪啦！淘寶上也有賣各類小車輪子。再加上一些基本的支撐結構（去小車底盤，車輪固定架，電機固定架，軸承座等等），固定結構（螺栓螺母等等）。小車的機械結構就算完整了。

此時，直接給電機通上合適的電流，小車就能夠運動起來。但要實現手機控制小車的目的，就還需要另外的一部分。那就是控制部分。

控制部分就包括控制器和外圍控制電路。控制器嘛，既然樓主都自稱碼農了這個我也不多說了。最基礎的51系列單片機，稍微高端一些AVR晶元，ARM晶元。這些根據需求自行選配。所謂外圍電路一方面需要對晶元進行支持（這個可以參考每類晶元的使用手冊，每種晶元會有自己對應的外圍硬體需求）；另一方面需要與小車電機的驅動電路（為什麼小車電機需要驅動電路呢？這就像電腦的各個硬體一樣，電機有了驅動電路，才能夠對其轉速，轉動方向進行控制。驅動電路可以在網上查到資料，有能力可以自己做。不行就買現成的）板進行通信實現對小車電機的控制。

到現在只要你有編程能力，你就已經可以在晶元中進行編程，隨意控制小車了。可是離用手機控制還差最後一步。要實現手機控制小車，需要小車控制晶元能夠接收到手機的指令。這就要在小車與手機之間建立通信。怎麼通信呢？我想你已經想到了，藍牙或者WIFI 唄！這樣就需要在手機上有一個控制小車的APP ，在小車上需要有一塊接收手機指令的藍牙模塊或者WIFI 模塊。

有了以上，這輛小車已經能夠實現手機的控制。

能力相關：

1.機械設計知識，相關計算機輔助設計軟體Ug solidworks proe catia 以上可任選一種進行學習。

2.加工製造可委託工廠進行加工，標準件了直接淘寶購買。

3.控制電路各類晶元及電子元器件均可在淘寶上買到。控制電路設計可以在網上下載電路板設計軟體。淘寶上有賣各種晶元開發版集成外圍電路和常用功能，可以買來學慣用。

4.手機APP

好啦，在此獻醜了，說的比較籠統，就算講一個思路吧。可能有諸多紕漏錯誤，歡迎指正。

1.理解常規的諸如齒輪傳動等機械原理，

對於一個小車用的減速器來說，去網上查查資料，看看視頻，馬上就懂原理。實在不明白，找個幾塊錢那種玩具車，拆了去看。對於這個，一般原理就是：傳動比就是直徑比了~ 當然要是扯到渦輪蝸桿，當我沒說。。。

2.設計簡單的機械組件比如小車底盤。

個人建議，找個自己覺得不錯的東西，照著做。。。仿製，然後找個懂機械的，幫你看看哪裡不合理，改改就好了。

3.有什麼軟體可以設計機械組件並且模擬其運行，比如電動機發動後的齒輪傳動然後小車跑起來。

SolidWorks吧，好學易用。不過，，，這個不是讓你做視頻的，所以模擬整個傳動式可以的，車輪也可以轉，但是要實現小車在路上跑起來那種效果夠嗆。。。

4.以及對於個人愛好者，如何將設計的機械組件變成真實的物品（是否有商家可以像個人提供諸如3d列印的機械組件製造服務）。

有啊，去網上搜索下去。不過3D列印一般比較貴。

我最近也在琢磨著做一個玩玩。

淘寶上一般的小車是用簡單的2-4個直流小電機。無刷電機，步進電機一般是平衡車用。代碼都很簡單，普通直流電機直接pwm控制速度就搞定了。一般直流電機不需要做傳動，或者是簡單的固定比齒輪箱。驅動比很直截了當的。

所以如果你想做類似的：

如何一步一步地學習，可以做到，1.理解常規的諸如齒輪傳動等機械原理，2.設計簡單的機械組件比如小車底盤。

齒輪傳動這些經典理論，都直接百度百科就行了。底盤則是只要能裝的下你所有要裝在車上的組件就行。

有什麼軟體可以設計機械組件並且模擬其運行，比如電動機發動後的齒輪傳動然後小車跑起來。

solidworks motion analysis。用好各種mating，然後加個電機上去轉就行了。其實不需要軟體模擬，理論學好，拿筆算一算就夠驗證了。

以及對於個人愛好者，如何將設計的機械組件變成真實的物品（是否有商家可以像個人提供諸如3d列印的機械組件製造服務）。

3D列印一般都非常粗糙。零件最好在淘寶買成品件，淘寶一般尺寸的零件基本都有的。設計的原則也是盡量找已有的零件。退一步說你這個齒輪就是必須定做，你也出不了工程圖吧？

可是我很好奇為什麼你要齒輪傳動這些機械結構。電機驅動的最大優點就是可以直接PWM調速而不需要變速箱。難道你的小車很重，需要大扭矩起步，然後再降扭矩提轉速？還是你的電機已經局限在高轉速低扭矩，需要變速齒輪降轉速升扭矩？普通的直流電機pwm控制，對於小車這種應用，已經足夠了，不需要加傳動裝置或齒輪組。即使需要起步的時候大輸出，也可以靠軟體而不是機械結構去實現。比如剛起步的第一秒內給電機100%的pwm。如果非要用機械結構，也是可以，但是會有很多弊端。比如效率低，損耗大，噪音大各種問題。

真正的狂熱的機械迷是不會做電動小車的，自己打造一個迷你內燃機再配上個自動變速箱，一套懸架系統，有理想的再搞個四驅系統配上中央差速器和後橋差速器。至於外殼有興趣就上五軸加工中心上做，沒興趣湊合一下買一個也行。這樣大概就差不多了。

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對了，發動機最好頂置凸輪軸。氣門挺桿最好用液壓挺桿，別用凸輪軸直驅的，要加上一套搖臂。再配上進排氣VVT，有可能的話把VVL也搞上，如果能把缸內直噴和分層燃燒加上當然是最好的了。如果是V6或者L6發動機還可以再加一個停缸技術。行了，當你這些都實現了，你可以去敲任何一家車企老總的門了。

個人覺得，只做小車的話，機械原理僅需學習齒輪傳動部分即可。機械設計看一下標準件。建議看一下汽車構造，了解傳動系統、轉向系統構造原理以便設計。加工製造估計lz應該沒有相關條件，可以設計好後上淘寶找人代加工，當然成本也是極高的。其中需要會工程製圖，公差配合相關知識。還有做模擬模擬軟體很多，專業的如adams。catia也有相關功能，建模時順便添加約束、運動副模擬下。控制部分可以用51，stm32做控制器接收指令和驅動電機。然後通過藍牙通信，手機開發安卓app發送指令，後面的你更熟悉～

齒輪傳動的話就是知道一個模數的概念，只有模數相同的齒輪才能配對，具體可以百度百科一下。然後機械設計裡面不鼓勵自己專門去做一個零件，都是盡量用標準件或者現成的工業產品。實在沒有才考慮自己加工，因為價錢差的太多了。設計軟體的話有UG，PROE,solidworks等等，一般而言UG跟PROE更強大一點，但我實際用下來感覺在國內用solidworks好。一個是好學一點，另一個一般人用也體會不到UG有多大優勢，聽說曲面造型能力更強然後模具行業用的多。但是UG對中文支持比較糟糕，這一點solidworks做的比較好，用solidworks畫的3D圖導的二維加工圖效果比較好，UG就很糟糕。對於軟體裡面的運動模擬，個人覺得沒必要，以solidworks為例，裡面的運動模擬分簡單的動畫模擬和模擬實際運動效果的運動模擬，還有介於之間的一種，叫啥忘了。模擬的越仔細，電腦算得越慢，然後需要設定的參數也越多。個人覺得一般的項目用不到運動模擬。就裝配體動的效果，只要裝配體的各零件之間的約束關係設置好了，滑鼠動幾下就能看到你要的效果。3D列印的話，幾千塊的3D印表機列印效果好像不是很理想，還有以ABS為耗材的印表機打的零件貌似看看可以，當現成的零件好像不太行。要自己做零件的話，可以考慮把零件改成平板類的零件，然後用激光切割的方式做就很便宜了。

我用的是CAXA Solid和諧版設計機械零件。三輪小車入門最簡單，建議先用N20減速電機配合有機玻璃做底盤，輪子等零件用3D列印輪轂或者車床加工+外包單面泡沫膠或者箍O型密封圈的方式實現。

這種小車配件都是現成的，某寶上一大堆，買來就可以用。自己做不好做，對機械上幫助不大，這種小車意義在於控制程序的編寫。想搞機械可以搞個大一點的，比較實用的。可以從結構設計、材料選取、校核計算到出圖加工、組裝調試，這對機械設計製造才有意義

看你個人精力和時間了，兩者都具備的話，從網上找些資料自己花時間琢磨一陣也能有些見效。

本人機械專業，平時也愛搗騰這種小車，不過像小車底盤，電機什麼的都是買現成的，這都自己做的話，，，，，太麻煩了。。主要是編程調試啦

結構的部分，可以通過 lego 科技組實現，方便理解

還能通過手機遙控

有一些網站有3D列印之類的案例分享Build List | OpenBuilds

推薦飛思卡爾論壇，有個飛思卡爾比賽就是做智能小車，車子的結構資料論壇上面都有。

然後要用手機控制的話，推薦單片機stm32，用藍牙模塊，可以用藍牙控制喲，不能跑太遠