S型無(wú)碳小車設(shè)計(jì)說(shuō)明書
《S型無(wú)碳小車設(shè)計(jì)說(shuō)明書》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《S型無(wú)碳小車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(11頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽無(wú)碳小車設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄一 緒論1.1 本屆競(jìng)賽命題主題1.2 小車功能設(shè)計(jì)要求1.3 小車整體設(shè)計(jì)要求二 方案設(shè)計(jì)2.1 路徑的選擇2.2 差速問(wèn)題解決2.3 重物與后輪的連接問(wèn)題2.4 轉(zhuǎn)向裝置三 參數(shù)的設(shè)計(jì)3.1 路徑參數(shù)的確定3.2 其他參數(shù)四 小車的工程圖4.1 小車各裝配圖4.2 小車 CAD 工程圖五 功能分析六 選材與加工分析一 緒論1.1 本屆競(jìng)賽命題主題本屆競(jìng)賽命題主題為“無(wú)碳小車” 。要求經(jīng)過(guò)一定的前期準(zhǔn)備后,在集中比賽現(xiàn)場(chǎng)完成一套符合本命題要求的可運(yùn)行裝置,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性運(yùn)行考核。每個(gè)參賽作品要提交相關(guān)的設(shè)計(jì)、工藝、成本分析和工程管理 4 項(xiàng)成績(jī)考核作業(yè)。在設(shè)計(jì)小車過(guò)程中特別注重設(shè)計(jì)的方法,力求通過(guò)對(duì)命題的分析得到清晰開闊的設(shè)計(jì)思路;作品的設(shè)計(jì)做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性;設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮材料 、加工 、制造成本等給方面因素。我們借鑒了參數(shù)化設(shè)計(jì) 、優(yōu)化設(shè)計(jì) 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)發(fā)發(fā)明理論方法;采用了MATLAB、PROE 等軟件輔助設(shè)計(jì)。1.2 小車功能設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一種小車,驅(qū)動(dòng)其行走及轉(zhuǎn)向的能量是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理,由給定重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換來(lái)的。給定重力勢(shì)能為 4 焦耳(取 g=10m/s2) ,比賽時(shí)統(tǒng)一用質(zhì)量為 1Kg 的重塊(¢50×65 mm,普通碳鋼)鉛垂下降來(lái)獲得,落差 400±2mm,重塊落下后,須被小車承載并同小車一起運(yùn)動(dòng),不允許從小車上掉落。圖 1 為小車示意圖。圖 1: 無(wú)碳小車示意圖競(jìng)賽小車在前行時(shí)能夠自動(dòng)交錯(cuò)繞過(guò)賽道上設(shè)置的障礙物。障礙物為直徑 20mm、高 200mm 的多個(gè)圓棒,沿直線等距離擺放。以小車前行的距離和成功繞障數(shù)量來(lái)綜合評(píng)定成績(jī)。見(jiàn)圖 2。圖 2: 無(wú)碳小車在重力勢(shì)能作用下自動(dòng)行走示意圖1.3 小車整體設(shè)計(jì)要求無(wú)碳小車體現(xiàn)了大學(xué)生的創(chuàng)新能力,制作加工能力,解決問(wèn)題的能力。并在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮到材料、加工、制造成本等各方面因素,并且小車具有下列要求:1.要求小車行走過(guò)程中完成所有動(dòng)作所需的能量均由此重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換獲得,不可使用任何其他的能量來(lái)源。2.要求小車具有轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu),且此轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能,以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競(jìng)賽場(chǎng)地。3.要求小車為三輪結(jié)構(gòu)4. 小車有效的繞障方法為:小車從賽道一側(cè)越過(guò)一個(gè)障礙后,整體穿過(guò)賽道中線且障礙物不被撞倒(擦碰障礙,但沒(méi)碰倒者,視為通過(guò)) ;重復(fù)上述動(dòng)作,直至小車停止。二 方案設(shè)計(jì)小車走 S 形方案通過(guò)對(duì)小車的功能分析,小車需要完成自動(dòng)避開障礙物,驅(qū)動(dòng)自身行走,重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換功能。所以我們將小車的設(shè)計(jì)分為以下部分,路徑的選擇,自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置,能量轉(zhuǎn)換裝置和車架部分。2.1 路徑的選擇因?yàn)楦?jìng)賽小車在前行時(shí)能夠自動(dòng)交錯(cuò)繞過(guò)賽道上設(shè)置的障礙物。障礙物為直徑20mm、高 200mm 的多個(gè)圓棒,沿直線等距離擺放。為了在通過(guò)障礙物時(shí),行進(jìn)的距離更短,設(shè)計(jì)了如圖 3 的路徑。即以擺線的方法通過(guò)障礙物,然后以相切的直線到達(dá)下一障礙物,我們的路徑是圓弧和直線的結(jié)合。圖 3:無(wú)碳小車路徑(此軌跡為后輪的軌跡)后面的計(jì)算均以后輪為準(zhǔn)2.2 差速問(wèn)題考慮到后輪轉(zhuǎn)向時(shí),兩輪有速度差,并且一般的差速器比較復(fù)雜,損耗較高,故我們采 取單輪差速驅(qū)動(dòng),只要能保證后輪的一輪驅(qū)動(dòng),并且同時(shí)控制轉(zhuǎn)向,那么另一個(gè)后輪也會(huì)自動(dòng)跟著行駛,因此解決了差速問(wèn)題2.3 重物與后輪的連接問(wèn)題重物與通過(guò)軸與后輪相連,開始驅(qū)動(dòng)時(shí),滾動(dòng)摩擦力一定較大,故所需的力矩也需要適當(dāng)?shù)脑黾?,?dāng)車子能平穩(wěn)運(yùn)行時(shí),力矩又應(yīng)該適當(dāng)減少,未解決這個(gè)問(wèn)題,我們采取了錐形導(dǎo)繩輪裝置,通過(guò)錐形導(dǎo)繩輪與繩子相連。既起到了平穩(wěn)運(yùn)行的效果,又能有儲(chǔ)能飛輪的功能2.4 轉(zhuǎn)向裝置:幾何封閉型凸輪+滑塊機(jī)構(gòu)考慮到凸輪能夠獲得前輪所需的任意轉(zhuǎn)角,從而完全確定小車的軌跡因而我 們采用封閉形凸輪加滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向三 計(jì)算及參數(shù)的確定3.1 路徑參數(shù)的確定在上面的討論中,我們的路徑是擺線和直線的組合,為了能讓小車更順利的轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)彎角度不能太小,為了能讓小車行進(jìn)的更遠(yuǎn),必須使小車轉(zhuǎn)向的半徑不能太大。所以,確定了曲線的半徑為 ,小車前后輪距離 d=180mm mR30?因?yàn)楫?dāng)為圓弧時(shí),前輪與車身的轉(zhuǎn)角為一個(gè)定值,通過(guò)簡(jiǎn)化成單車模型計(jì)算,我們得出其實(shí)在小車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)前輪與車身的轉(zhuǎn)角總共只有四個(gè)值一個(gè)為+34.5 度 0 度 -34.5度 0 度。在一個(gè)周期內(nèi)當(dāng)為切線 1 時(shí):轉(zhuǎn)角 0 度,行程 0.8m,凸輪轉(zhuǎn)角 124 度當(dāng)為圓弧 A 時(shí):轉(zhuǎn)角 34.5 度,行程 0.3611m,凸輪轉(zhuǎn)角 56 度當(dāng)為切線 2 時(shí):轉(zhuǎn)角 0 度,行程 0.8m,凸輪轉(zhuǎn)角 124 度當(dāng)為圓弧 B 時(shí):轉(zhuǎn)角—34.5 度,行程 0.3611m,凸輪轉(zhuǎn)角 56 度基于上述數(shù)據(jù)我們得到如圖的凸輪經(jīng)過(guò)修正后的凸輪3.2 其他參數(shù)考慮到后輪傳遞到凸輪需要齒輪來(lái)連接,所以我們?cè)诤筝嗇S與凸輪間加一對(duì)齒輪,設(shè)定大輪半徑 R=1.8m,得到大輪周長(zhǎng)為 1.1304m,一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的長(zhǎng)度為 2.4268 因此得出齒輪的傳動(dòng)比約等于 2,另外為保證誤差較小,我們?cè)O(shè)定兩輪寬為 0.16m其余數(shù)據(jù)在小車的 CAD 裝配圖中可看出四 設(shè)計(jì)圖紙4.1 小車總裝配圖(小車總體效果圖,重物支撐柱設(shè)在三輪所構(gòu)成的三角形的重心處,有利于保持小車平穩(wěn))(車架部分降低有利于緩解因?yàn)榇筝嗊^(guò)高引起的車子重心升高)(小車后部錐形導(dǎo)繩輪及齒輪傳動(dòng)部分,第二個(gè)齒輪與凸輪盤同軸)上圖 (幾何封閉形凸輪,傳遞到轉(zhuǎn)向盤)下圖 (固定板與車架相連,起到固定凸輪連桿,使之只能在一方向上運(yùn)動(dòng))(滑槽機(jī)構(gòu),控制前輪轉(zhuǎn)向)4.2 小車 CAD 工程圖五 功能分析5.1 小車優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn):(1)小車機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,單級(jí)齒輪傳動(dòng),再加一個(gè)幾何封閉凸輪。(2)凸輪連桿處采用微調(diào)機(jī)構(gòu),可調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度便于糾正軌跡。(3)采用大的驅(qū)動(dòng)輪,滾阻系數(shù)小,行走距離遠(yuǎn)。(4)凸輪輪廓設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,輪廓只是幾個(gè)簡(jiǎn)單的不同半徑的圓疊加,只要適當(dāng)修正即可(5)錐形導(dǎo)繩輪裝置,通過(guò)錐形導(dǎo)繩輪與繩子相連。既起到了平穩(wěn)運(yùn)行的效果,又能有儲(chǔ)能飛輪的功能缺點(diǎn): 小車精度要求高六 選材與加工分析選材:軸 車輪 車架 齒輪 凸輪 連桿 采用鋁板毛坯制造連桿采用鋁柱毛坯其余零件采用標(biāo)準(zhǔn)件即可加工:1 齒輪機(jī)構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu)是小車中要完成傳遞的主要零部件,本小車中齒輪機(jī)構(gòu)用在了兩個(gè)部分,由于加工設(shè)備的有限本小車中所有的齒輪都是用線切割完成的2.凸輪機(jī)構(gòu)是本小車中要完成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要零部件 由于該零件要求精度高外形比較復(fù)雜 因此采用數(shù)控洗方法實(shí)現(xiàn),首先通過(guò) UG 制圖軟件鑿出凸輪的三維立體結(jié)構(gòu) 再通過(guò)加工軟件 masterCAM 進(jìn)行編程加工- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
10 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 型無(wú)碳 小車 設(shè)計(jì) 說(shuō)明書
鏈接地址:http://m.kudomayuko.com/p-442499.html