字无碳小车制造设计专项方案.doc

“8”字无碳小车设计方案
一 绪论
1. 竞赛题目
设计一种小车，驱动其行走及转向能量是依照能量转换原理，由给定重力势能转换而得到。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1Kg原则砝码（￠50×65 mm，碳钢制作）来获得4J能量，规定砝码可下降高度为400±2mm。原则砝码始终由小车承载，不容许从小车上掉落。图1为小车示意图。

图一
规定小车在行走过程中完毕所有动作所需能量均由此给定重力势能转换而得，不可以使用任何其她来源能量。  规定小车具备转向控制机构，且此转向控制机构具备可调节功能，以适应放有不同间距障碍物竞赛场地。规定小车为三轮构造。在300～500mm范畴内产生一种“8”字型赛道障碍物间距值。

2. 工作原理
重物块从距小车底板400mm高处下落，带动积极轴转动，使小车运动，再通过齿轮传动和转向构造，实当前转动一定周期时，小车进行方向变化，从而实现8字运动轨迹。
3. 设计办法
通过对命题分析，咱们小组有了一种比较清晰思路。咱们在网上收集资料，对每个构造各种方案进行了比较，再结合咱们实际状况和自己想法，最后拟定了如下构造。对于各种参数拟定，咱们只要是对齿轮进行了计算，其她参数是在原有基本上进行了修改。在设计过程中，咱们重要采用了Auto CAD、Solidworks软件进行辅助设计。

二 设计某些
1车架
车架受力小，精度规定低，考虑到铝板密度小，强度对于小车也足够，并且以便加工，故本次制作选取3mm厚铝板。
由于咱们是后轮单轮驱动，前导向轮与驱动轮横向距离过大会使小车在绕行8字时轨迹不对称，即一种圆大一种圆小。为避免这种状况咱们将驱动轮与导向轮横向距离取消。

2原动机构
原动机构是把重物重力势能转化为小车动能装置。
规定
1.驱动力适中，不至于小车转弯时速度过大倾翻。
2.启动时提供足够加速度使小车开始行走。
3.到达终点时速度要尽量小，避免对小车过大冲击。同步使重块动能尽量转化到驱动小车迈进上，如果重块竖直方向速度较大，不但挥霍了重物动能，下落时对车架冲击还会影响小车运动。
4.不同场地对驱动力规定不同，因而原动机构需要能调节驱动力。

1. 启动时摩擦力大，因而设计绕线轴半径较大。
2. 启动后绕线轴半径不变，扭力和阻力平衡，小车匀速迈进。
3. 结束时半径再次变小，拉力局限性，小车减速运动，重物也减速下降。
原动机构整体设计如下

3传动机构
传动机构是把原动机构动力传到驱动轮和转向机构。需要满足传递效率高、构造简朴不易损坏、重量轻、内部摩擦损耗小等规定。
齿轮紧凑高效、构造简朴、精度高、传动稳定。因而本次制作选取齿轮传动。

4转向机构
转向机构直接决定小车功能实现，是本次设计重要某些。需要满足构造简朴、可微调、摩擦小等基本条件，同步还要实现转向运动，将传动机构动力转化为来回摆动，使转向轮带动小车实现8字运动。
考虑到制造以便、精准，接触面易于润滑长处，本次设计中咱们采用简朴偏心圆盘和曲柄摇杆作为转向机构，摇杆两端装上关节轴承还可以进一步减小摩擦并增大活动范畴。
8字无碳小车转向频率不高、传递力不大、惯性小，因而咱们决定采用双联缺齿齿轮与转向机构相连实现对曲柄间歇驱动。

5行走机构
行走机构为一种前轮做驱动轮，两个后轮做从动轮。两个后轮同步转向时必然有轮子与地面打滑，滑动摩擦比滚动摩擦更消耗能量，并且会影响运动轨迹。因而本次制作用单向轴承实现双轮差速。
滚动摩擦阻力，只与材料关于，N为正压力。考虑到减小摩擦和加工问题选用亚克力板作为轮子材料。同步可以看出轮子越大收到阻力越小，因而也可以走更远。但由于安装问题和详细驱动力问题后轮直径暂定为250mm。

6微调机构
连杆一端连接导向轮，一端连接圆盘，设圆盘上偏心孔距圆心距离为C，连杆与转向轮中心水平距离L。则 前轮通过曲线偏向角为
通过调节C来调节曲线偏向角。

三 重要尺寸设计及计算