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Dec 10, 2023

安価な電動囲碁を設計して構築する方法

La maggior parte dei go-kart per adulti sotto i 1.000 dollari sono spazzatura completa. Ho deciso di aggiustarlo.

1,000 ドル未満の大人用ゴーカートのほとんどは完全にゴミです。 私はそれを修正することにしました。

_はげタイヤ

ゴーカートは美しいものです。 これらは事実上、煩わしい法的制限のない、必要最低限​​の機能を備えたミニカーです。 その魅力はほぼ普遍的です。 誰もが人生のある時点で、車を運転したり、購入したり、さらには構築したいと思ったことがあるでしょう。私も例外ではありません。 実は、両親がクリスマスにゴーカートをプレゼントしなかったのには理由があるのです。ゴーカートは高価だからです。 少なくとも一週間では崩れないもの。

富裕層向けの高額なおもちゃも素晴らしいですが、一般の人が買って、使って、愛用できるもの、それが本当に重要です。 しかし、今日手頃な価格で販売されているものの多くは、品質や実用性が低く、文字通りすぐにゴミになってしまいます。 その点で、大人が快適に乗れる優れた電動ゴーカート（ホバーボード付属ではない）は、1,000 ドル以下では見つかりません。 ご存知のとおり、私たちはかつて国でした。 そこで私の新しいプロジェクトが登場します。

電動ゴーカートを買うのに一ドルは大きすぎますが、それより安く作るのはどれほど難しいでしょうか? 静かに深く考えた瞬間、私はそれを理解するのに最適な人間であることに気づきました。 私には試す手段があるし、実際にそれをやり遂げることができると考えるほど愚かでもある。 去年の秋から、私は家にある基本的な工具を使って1,000ドル以下で誰でも組み立てることができる、まともな大人用ゴーカートの設計と製作に着手しました。 理想的には500ドル近くにしたいと思います。

何か画期的なことをしていると言っているわけではありません。 しかし 3 か月後、すべての費用が 1,000 ドル以内で、ボルトで組み立てるだけで楽しい自作の電動ゴーカートを組み立てることができることがわかりました。 ただし、紐が付いています。 設計には妥協が必要でした。 この最初の試みは、それほどの費用がかかるようには見えません。 もしかしたらもっと安かったかもしれない。 しかし全体的に見て、計画はうまくいきました。 2 部構成のシリーズの最初の回では、最初のプロトタイプがどのようにして完成したかを説明します。

出発するとき、部品をあさったり、そこらにあるものを丸石にして組み立てたりすることはしたくありませんでした。 トラックの後部から落ちた洗濯機のモーターを見つけて、ラジオフライヤーの車輪を使用するという選択肢はありませんでした。 当初から、私はカートを、基本的な工具があれば誰でも溶接、切断、研削を必要とせずに組み立てられるまったく新しい機械にしたいと考えていました。 オンラインで注文した大量の商品と、かなりの忍耐力。

最初の大きな制約はパワートレインです。 電動化することにしました。 Harbor Freight から 6.5 馬力のエンジンを約 160 ドルで購入できますが、その周りに有能な大人用カートを構築するために必要なものをすべて追加すると、EV とほぼ同じ価格になります (私が構築したものを EV と呼ぶことができれば) ）。 また、ガソリンカートはうるさくて汚いです。 電動カートは静かで軽く、屋内でも使用できます。 ここでは最大限の可用性と利便性を追求しているので、電動化するのは理にかなっています。 覚えておいてください、私にはガレージがなく、これはすべて自分のアパートで建てました。

これは 2 番目の主要な制限に直接当てはまります。それは、大量生産手段が利用できない限り、4 輪の安価な電動カートを作ることは基本的に不可能であるということです。 ここでは、少量のバッチ生産であっても当てはまりません。 男はカート 20 台分の材料を注文し、残りを近所の人に売って前払い費用を償却する必要があるでしょうか?

3輪のセットアップが最適ですが、正直なところ、最初は信じたくありませんでした。 これについて私の考えは、カートが本当にゴーカートであるためには 4 つの車輪がなければならないということでした。 それは基本ですよね？ ただし、4 輪セットアップでは、個々の部品を個別に購入する必要があるため、多額の追加費用が発生します。 カートを停止するためのブレーキ、モーターからの動力を伝達するためのスプロケット、そしてすべてを回転させるために選択したホイール (最も安価な) を備えた車軸を見つける必要があります。 アクスルをフレームに取り付けるためにベアリングを購入する必要があります。 そして、背景には小さなものの軍団が潜んでいました。車軸と車輪を時間的および空間的にあるべき位置に維持するために必要なすべてのハードウェアです。 このことは深刻な意味で加わりました。

大人を支えるには、私の車軸の太さは約 1 インチでなければなりませんが、安価なホイールのボアは​​ 1 インチではなく、ほとんどが 5/8 です。 5/8 アクスルを使用したい場合は、ホイールの近くの端近くでサポートしなければなりません。そうしないと折れてしまいます。 つまり、カートのこの部分には独自の堅牢な構造が必要となり、さらにコストがかさむことになります。

シャフト上を滑るホイールを使用する代わりに、シャフト上を滑るハブにボルトで固定されるホイールを使用することもありますが、これらは比較的高価であり、ホイール自体も高価です。 それに加えて、モーターとホイールを接続するチェーンは適切に張られている必要があり、リアスプロケットのサイズとピッチは、購入したモーターに付属しているものによって大きく決まります（モーターが付属していると仮定します）。 最終的に実行可能な選択肢がいくつかありましたが、どれも私が望んでいたほど安価なものではありませんでした。

もう一つの選択肢は、これらすべてを安価で提供する海外のキットが出回っていることです。 ただし、このようなものの取り付け方法に関する詳細な図がなければ、事実上役に立ちません。 また、部品の破損や品質管理の不良については責任を負いかねます。 これらの理由から、私はそれらを使用しないことにしました。

安価なカートの画期的な進歩は、3 つの車輪を備えたことでした。 3 輪ソリューションは本当に素晴らしいものです。節約額を計算したとき、少し涙が出ました。 まさにエウレカの瞬間。 すべてが所定の位置に収まるのを見るのは、一種の宗教的な体験でした。

シングル後輪の最初の優れた点は、ハブ モーターとして使用できることです。つまり、モーターがホイール自体の中にあります。 そのまま、車軸、スプロケット、チェーン、そして別々に買わなければならなかった後輪2本さえもなくなってしまった。 バム！ この仕様は、何らかの削減ドライブを必要とせずに人々を押しのけるのに適していました。 供給は問題ではありません。 eBay、AliExpress、Amazon などのサイトでは、電動スクーター用の優れたハブ モーターが大量に販売されています。

私が購入したもののように、本当に魅力的なものにはドラム ブレーキも組み込まれています (上の写真の裏側)。 なんとスラムダンクだ！ さて、私が購入した単一のユニットは、6 個の他の主要コンポーネントと多数の関連ハードウェアを実質的に置き換えました。 シングル後輪がいかに重要であるかは、どれだけ強調してもしすぎることはありません。

ここで、単一の後輪によって（部分的に）解決されるもう 1 つの大きな問題、配送についても言及する良い機会です。 商品の価格は 8 ドルですが、送料はそれ以上ではないにしても、同じくらいかかります。 そのため、多くの可能な解決策が無効になりました。 確かに、個々の商品が安いのはいいことですが、すべての商品が 1 つの倉庫から出てきて、同じ箱に入っていることを願ったほうがよいでしょう。 そうしないと、配送料がかさみ、常に 10 ドル以上かかります。 毎。 時間。

これほど安価なものを設計している場合、さらに 10 ドルは腹に負担がかかります。 私は組み立てマニュアルに、購入者がまずカート部品の最大手供給業者の近くに引っ越して直接受け取りに行く必要があるというセクションを追加することで不正行為を検討しました。 配送コストを削減することに執着していた私は、ブラック フライデーまで待って特定の部品を購入したり、特定の会社のクレジット カードにサインアップしたりするなど、より不合理な選択肢を検討するようになりました。

しかし最終的には、ドラムブレーキ、ホイール、タイヤ、すべてが統合されたスクーター用の 8 インチのハブモーターを、送料込みのわずか 64.98 ドルで入手することができました。 もっと安くて良い解決策を見つけたら、私にメールを送ってください。 そして、あなたが私の喉に詰まる前に、あなたが同じようなものを作ろうとすると、これらのモーターの価格は私が私のものを買ったときよりも上がっています。 最近では少なくとも 90 ドルを支払うことが予想されます。 拡張と呼ばれるものが起こっていると思います。 間違っている可能性があります。

モーターの問題が解決したので、次はフレームをどう作るか考えなければなりません。 予算内に収まるほど安く、身長 5 フィート 11 インチの私が快適に過ごせる十分な大きさ、体重で座屈しないほど十分な強度が必要でした。 読者の皆さん、暗い瞬間に、ホームセンターのツーバイフォー材を使おうかと考えたことは認めます。 結局のところ、それは遠すぎる橋でした。

しかし、構造にはいくつかの重要な要求があるため、木材は魅力的でした。 フロントアクスルをリアドライブユニットに取り付けるために、剛性の高いフロントアクスル、ステアリングコラム/シャフト、そして長さ約4フィートの硬いビームが必要でした。 理論的には、木製パートを使用した曲であれば、これらすべてを行うことができます。 しかし、最終的には生分解性ソリューションは十分な強度を持たず、適切な長さとサイズで安価に注文することはできませんでした。 また、単に木を使いたくなかったのです。 それはあまりにも穴居人の頭脳的な解決策のように思えた。 私たちがそれを使って車をもう作らないのには理由があります。

シャーシのスパー (すべてを接続し、ドライバーを支える中央の梁) については、アルミニウムの押し出し材が最適なソリューションであると判断しました。 正確な長さに合わせて注文でき、端にはタップ加工が施されており、T ナットなどの安価なハードウェアにも非常に柔軟に対応できます。 このようなカートを予算内で作るには、おそらくこれが最良の方法だと私は考えています。 鋼管やその他の同様の構造物は、切断、溶接などを行う必要があります。 押し出し成形品は軽量で剛性があり、ブレーキ ケーブルを配線するためのアイボルトなど、他のアセンブリを簡単に取り付けることができます。

最終的に、私が選択した特定の押し出し (1 × 3 インチ) の 1 つの重要な領域が実際にはそれほど堅くないことがわかりましたが、これについては後ほど説明します。

フロントアクスルのソリューションについては、このプロジェクトの私の唯一の最大のサプライヤーである Oshcut という会社に問い合わせてください。 素晴らしい仕事をしてくれます。 オシュカットは多くのサービスを提供していますが、同社の主力は金属をレーザーで切断し、さまざまな形に曲げることです。 金属はレーザーで切断され、ブレーキの上で曲げられるため、どの部品にも特別な工具は必要ありません。 つまり、何かを 1 つだけ注文しても、それでも安くなるということです。 フロントアクスルは 10 ゲージ (0.135 インチ) レーザーカットされた軟鋼で、いくつかの曲げがあり、そのほとんどは剛性を高めるためのものです。

上の最初の画像は、私が初めてパーツを試してみたものです。 フロントアクスルは強度が十分ではありませんでしたが、フロントステアリングサポートをアクスルに統合することでさらにコストを節約しました。 単一のステアリング サポートでは不十分であることが判明し、そのセットアップには他にも問題がありました。 2 番目の写真は、より強力なセットアップを作成した 2 回目のパーツの実行を示しており、これらがこの最初のプロトタイプに完成しました。 ステアリング キングピンのサポートと 2 つ目のステアリング シャフト サポートを追加し、全体的に強化しました。

他の機能部品のほとんどもオシュカット製です。 モーターの取り付けソリューションは、コストを削減するために 2 つの同一の曲げプレートで構成されています。 ペダル、前輪を保持するナックル、いくつかの構造コンポーネント、ステアリング ピットマン アームもすべてレーザーカットされた軟鋼です。 部品設計の他の制約により、一部の部品は 12 ゲージ鋼 (0.1 インチ) ですが、そのほとんどは同じ厚さであり、コストを節約できます。

しかし、ここで本題に入りましょう。 これらすべてを理解したら、部品を注文して組み立て始めることができます。 最後に解決すべき問題が 1 つだけありました。それはステアリング コラムでした。 言わなければなりませんが、私はこのソリューションを大いに評価しています。

理想的なステアリングコラムはキー付きシャフトですよね？ 半インチのキー付きシャフト、それを所定の位置に保つためのカラーを入手し、ステアリングホイールとピットマンアームをボルトで取り付ければ、すべて完了です。 いつものように、この方法で組み立てると、思ったよりも費用がかかり、必要だと感じたよりも多くのハードウェアが必要になります。

このカートを安価にするには、理想的には 1 サイズのナットまたはボルトのみを使用します。 通常、ハードウェアを大量に注文する必要があるため、これによりコストを節約できます。 もちろん、単一のサイズまたはタイプのファスナーをすべてに使用できるわけではありません。 一部のボルトは、単に太くするか、薄くする必要があります。 ただし、サイズのバリエーションはできる限り少なくしたいと考えていました。

これを行うために、結局、長さ 2 フィート、0.5 インチのネジ付きロッドを購入することになりました。 ネジ付きロッドは、使用可能なシャフトを入手する最も安価な方法です。 鉄筋は通常建設に使用されますが、安価ですが溶接が必要です。 ネジ付きロッドの利点は、ナットだけで他のものに固定でき、しかも自由に回転できることです。 カートのさまざまな部分にボルトで固定できるネジ取り付けナットをいくつか見つけました。 ネジ付きロッドは横方向にロックされていましたが、まだ回転する可能性がありました。

ネジ付きロッドに物を取り付けてロッドの回転に固定することは、ネジを通し、ロックナットで所定の位置に押し付けるだけで簡単でした。 はい、これはステアリング アセンブリ全体が左右の回転で前後に少し動くことを意味しますが、いずれにしてもステアリングは半回転でロックするだけで、ステアリング リンクの端にはボール ジョイントが使用されています。 実用的な違いはありませんでした。

ステアリングに関するもう 1 つのコスト削減策は、ステアリング リンクとして可能な限り弱い、プレカットされたネジ付きロッドを使用することでした。 十分な強度がありますが、フロントアクスルの幅は最も安価な長さの 12 インチを中心に決定されました。 価格はそれぞれたったの 0.87 ドルです。 しかし、その結果、すべてを組み立てたときに、フロントアクスルの幅が通常の大きさの戸口には広すぎました。 マンションに住んでいると、それは大変なことです。

ただし、小さな欠点は別として、私は CAD で作業できるすべてを持っていました。 必要なアクセサリを積み上げる時期が来ました。 私が見つけた最も安い席はボート用で、おそらく 20 ドルでした。 曲がった金属の代替品をいくつか試してみましたが、値段は同じで中世の拷問器具のように見えました。 同様に、ステアリングホイールを自分で作ることも魅力的に見えましたが、最終的には私が合理的だと思っていたよりも多くの 3D プリント部品が必要でした。 私のカートには 3D プリントされた部品が 1 つだけあり、ステアリングホイールをステアリングコラムとして使用されるネジ付きロッドに適合させます。 結局、Amazon にステアリングホイールを 23.99 ドルで注文しました。

そこから前輪を探す必要がありました。 これまでのところ最も安いホイールは Harbor Freight 製です。 この面ではハーバー・フレイトに代わる実質的な選択肢はありません。 私が注文したのは直径 8 インチのソリッドラバーでしたが、これは間違いでした。 彼らはタバコの臭いがする完全に壊れた箱で私の玄関先に到着しました。 私は送料込みで 23.97 ドルで 2 個購入しましたが、Harbor Freight に行って自分で取りに行けば、もう少し節約できます。 5/8 ショルダーボルトを使用してナックルに固定され、スタブアクスルを形成します。 同じショルダーボルトがステアリングキングピンにも使用されます。

最終的に把握すべき事項は非常に重要でしたが、そのうちの 1 つは、予算内に抑えるという目標のおかげで、当初は正しく理解できませんでした。 1つ目はバッテリーでした。 それはとても簡単でした。 ホバーボードから 36 ボルト、158 ワット時のバッテリーを入手しました。 費用は 45.68 ドル (送料) で、新しいコネクタをいくつかはんだ付けする必要がありました。 全体的には、うまく機能します。

私を驚かせたのはモータースピードコントローラーでした。 私は VESC (プログラム可能な電子速度コントローラー) を注文したくありませんでした。 どれも約 100 ドルかかります。 代わりに、それができるという謎のコントローラーを注文しました。 なんだ、彼らはただ嘘をつくだろうか？ 16ドルでした！ それがうまくいけば、1,000ドルではなく500ドルに近い、野心的な目標価格を達成できたでしょう。

それで私はそこにいました。 すべてが組み立てられた状態で目標コストに近づき、状況は良好に見えました。 これがうまくいけば、この特注生産車両を 1 台約 600 ドルで注文できることを覚えておいてください。 車両が増えれば、さらに大きなコスト削減が可能になります。 つまり、私はまさに勝利の瀬戸際にいたのです。

私はドアを引きずりながらアパートの廊下に車を出し、バッテリー、コントローラー、モーターを接続し、ノブを回しました。

私はすぐにがっかりしました。カートはおかしな音を立てましたが、加速しませんでした。 押されたり、荷物が降ろされたりしても、ある程度のスピードは維持できたが、長くは続かず、まるでジェリコの壁を打ち破ろうとしているかのような音も出なかった。 謎のコントローラーが動作しませんでした。

それは次のように聞こえました。

もちろんそこで諦めたわけではありませんが。 思い切ってVESCを買わなければなりませんでした。 このコントローラーが問題だと確信していました。 それが置き換えられるとすぐに、私はゴーカート天国の世界に入るでしょう。 郵便で届くまでにはさらに数日かかります。

幸いなことに、それほど長く待つ必要はありません。 明日は、すべてがどのようにして行われたのかを説明します。

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