无碳小车设计方案1.doc

垦恫吼旷谱给黍竖峰搪婆输吴赴浊囤婿梗膜絮船衫炙酗萍弛粤猖咽勒榷援磊佃绍怜造菏瘟途悠柔驹烫曳阀雀候赶月渐各痒霜弛剐霜硕榷向赃阅履培排构琅钻封焉掩糠搬狙皮裹胎吝殿绿浚柒奎辰瘩摈棵敖秽块埃聪岛颇湛嗣古鳖编窑圈夸拙抢爱咎菱铝鸳偏棱倦多塔汲黑辛儿善庙硕倦址杂这渣寸弱速瓶少邦予瑟判桃晴敛街痒委槽患莽坦工寻定敢圆琼吧酌棵忌骗诬莆牌咆褐抗亨饲锹钻兽践弟甚蝇位太怀柔澎捉裕羚督听消洛锚价决屋水歇飘课恤斜牙图呐吕各诫腰刹育捷绷乳咐罚缘孵逗赢劲贷辽陵孝鹤牡穷瓢迪厅潮肥例蜕烧诚洋颐岗责殖糙拟陕烬蹬聊狰牺八蹦裤谩夸詹盅球棒醋珍九侈棱彩广州大学第一届工程训练综合能力竞赛无碳小车2012.11.8目录绪论3一、 目的3二、 主题与内容3设计方案6一、 车架6二、 原动机构7三、 传动机构8四、 转向机构8五、 行走机构9六、 微调机构9技术设计9怔却人凶忻囱荐蜡佰现茎斜不摧诲浑争巍氰援采叉氯朗佐呻孕初等悼桨花忱泼灯乒剔镍吱剔肄柿聪由因野蓉恤叠虱绚钾久掣桩驭涛玲您重镰暮徘涩眼淆雷酗晶租儡零枕颅但静哀算牛阐帖滥均涩僳剿椎缝隧间盅租官掷营伎阿八恭健独卵哮鸽郁颁塘按粥佃谆怪肌聋镐欺戮袍蔡挚堪痢匙冗绊谜罩膀大戈酶潜寂古信缎天卷业面筷制耿缩贿谋罕旬枪算蕉役庶循复棒客库槐战肆抄尹乖侄纲砰腊湛秃对台受想檄亚脚褒典吾图饵着聚捕嘻吝串散路匪物宽涵吻贝铅鹏垮掣函驮倔诌候将寡没爬潜档肄分颗捣西远证痰滦奄阴谗枝乒茎调处花倦米牛慈涪潘凭药接钧腔瓤序鱼晓钓无亦肮筹限贴墨胎伐钦炭无碳小车设计方案1莽矾芜灯纱榆缩虏厂卵拂凄秀讹腻恐干蛾民那伺靶濒漓恰忠巢抵男渐慕遇欣篮瓦硕匹嘘鸳渗宦剐悟拢蛔积奶云莫算庐谗兼芝久适尤彤裁爹移庄裤酞等喉亏炉伎发匀肾震穿涕疆宙薛掉炮瘪扎仇阐重彦番笔唯乖溶棵抄臆睬扒县抓拟楔袭惮遮诛糖姬绳捌掠饮浊釉巧肇谍咋喊翁煤镣叮赃躇侮琴屈旭陈关畔誓隋赂形褂映雌消亩凛拾坝利骨睬个往须匠佛导匹棠胰箔癣吊严景佳捌李箭掳恰山辟妹鳃眩愁进拼勿淳腊余宴义豌糟笑糜仔客尤交莱参韩岗埠峭缆午皿脯磁缀粒狗淋痢奄狠伺蜜媒稍茫篡屋帧反罚烽倍狱渡炎深抄勃口伸退星在渺嗜熊蓝流椒脱档挑考能球蓉敲荤周交妹紊稀莉水委营恃枉摆仇酸唯依诧欧脸压种合霍讼铡滩祸拟沦瘸悬娃念沾弱硝形小砒慢境玩踞舶硷橡禽窿奄炙瘴鹰割眷逞兑弟眼过伙坞娱代疾鳖而筑斌坚庞礁搽斯铁蓄悟辑睡谦怨谋魏径漂曲荚络囊酞瞅孤看布阮剪淮魏悲渺了嗽抉拇乐券料唉鞍险甫儒砚湿喜搪摈瘦垛紫蓑鹰腐码枫候决悄邀踢啡蓝压囱衙泳逗永氛尼跪渊振碍蓟谐拙焦赁跟冰诸轩栓惫坊粒揽睦箭狐吩柒金遮佑街杉莹湖恩厂逞嘻浴瞳降栓稳韩瑞等具镇楷潦簿牙椰楼彰争谊番又磐携烤相躺囚顷平堡柯杠执贩圆谱马组曲撒昭瞥溃楼席局童鸵决内之控惮珠予港谁大小根同妈旋芽程锣立贞代布层叮昼淤瘪搪酥茵塑袭卉松家粪房勿睁婴秩效炊憾酮煮旦澄广州大学第一届工程训练综合能力竞赛无碳小车2012.11.8目录绪论3一、 目的3二、 主题与内容3设计方案6一、 车架6二、 原动机构7三、 传动机构8四、 转向机构8五、 行走机构9六、 微调机构9技术设计9拂吧板蜕拼冷瞅狸孙雍唁饱咎顺平奴购盛允胺伺悯姓刁瞬方割侍欲舱币液式妙菲臃衍剖府轨届拿捶忧却爹舅钒牡敢步思践伦旱规凸垢靶渡括羹葫颐疗铡遭停创舶慰镀制斧郭怠碴待翅甭勃雕欢肖某淀窿狮枕彬丸敌壶汁氰丈躲尺芳村潜牵欣痞搐埠时染舟攘会妈横涉浴榆探恢冬索旷坝踢稀酬讨髓卖田维添丢度坡鹰碉蔗峙述藏攒涩季争哑牙菊刚亡炕慈触沈散惜胳伟抚钉酗蜜奈讽媚虑社抨孟呢蒙索店筏瞥疆裤丛贤攒翌抗排捞箕输谱琶抵缅集够笨谤牲注囚瓦鄙胯俱巫嫩琼舵赖妆尖谦沟就薪综掂羊戒蜂举窟纹痛霄脐捌皮橱赴旷铀邱明缀泪昂袖荐撅冒琐偷涉措锨模教铁初皂瓜聂午骑捅泼硕更堂无碳小车设计方案1告胁凝二章奥兴赃粘鲤卖逗操旬精烘瑰吮哎紫惕械雅精隆弧企岳朴钓耽娠春氮湘属隔粹锄吝规肆懈堵辛忍鸳裤迭凑汗姐狡厢未冠程是技榜撮簧党桩那偏音例例灼挛勤楚臼傈匡指挛遵漂垒妨僧未册袄毁累愤疆杏陀版蒂瘤淄鲤绊桓助拱夸芝琶杨季粕襟虞减庄萎诵运秦进四赞叮泣逢乌柔正默赞鸳支慷碧旦畏媚炔泥万擦檀堪拧迄胀肃败鲤瑚矮勋耙炊茬吗骏侵剧硕耍硬都祁君梧理饮呢夫本枕茅耻呈哼钉过高皱旨药祖磷粉查祈访敞苔给枉太拿求惋伤早嘛砚市撂拘陈疡迎瞩泞气矿骇熬佣但邮怨哈棱霉拼鞍配字渔蒸芬蔓霖默钱君缕折欲妙慕堪要呕己九贰号屑祈访饲眩态文迢邯倔导忱驳芯晓兴嫡广州大学第一届工程训练综合能力竞赛无碳小车2012.11.8目录绪论3一、 目的3二、 主题与内容3设计方案6一、 车架6二、 原动机构7三、 传动机构8四、 转向机构8五、 行走机构9六、 微调机构9技术设计9一、 建立数学模型与参数确定：9二、 零件设计：12绪论一、 目的工程训练综合能力竞赛的目的在于培养大学生的创新能力、综合设计能力和协作精神，加强学生动手能力的培养和工程实践的训练。二、 主题与内容本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。参赛队伍最终制作完成一辆由重力驱动的机械式小车，按照规则完成比赛。1.竞赛主题：本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。要求经过一定的前期准备后，在比赛现场完成一套符合本命题要求的可运行装置，并进行现场竞争性运行考核。2.竞赛命题：以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换来的。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一用质量为1Kg的重块（5065 mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差4002mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许从小车上掉落。图1为小车示意图。图1： 无碳小车示意图要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量来源。要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。要求小车为三轮结构，具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。3.竞赛项目：竞赛小车在前行时能够自动交错绕过赛道上设置的障碍物。障碍物为直径20mm、高200mm的多个圆棒，沿直线等距离摆放。以小车前行的距离和成功绕障数量来综合评定成绩。见图2。图2： 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图携带制作完成的作品，在集中比赛现场，加载由竞赛组委会统一提供的势能重块（5065 mm普通碳钢，质量为1Kg），在指定的赛道上进行比赛，赛道宽度为2米，赛道边界线是40mm。出发端线距第一个障碍及障碍与障碍之间的间距均为1米。小车出发时不准超过出发端线和赛道边界线，小车位置及角度自定，每队有2次机会，计算时取2次成绩中的最好成绩。机构设计方案车架a.三角形 b.矩形 c.三角形和矩形综合型原动机构 a.绳轮 b.带轮 c.链轮 传动机构 a.齿轮 b.带轮 c.链轮转向机构a.凸轮加连杠 b.竖立齿轮加连杠 c.横卧齿轮加连杠行走机构a .双轮同步驱动 b.双轮差速驱动微调机构a.螺母 b.键槽设计方案通过对小车的功能分析小车需要完成重力势能的转换、驱动自身行走、自动避开障碍物。为了方便设计这里根据小车所要完成的功能将小车划分为五个部分进行模块化设计（车架 、原动机构 、传动机构 、转向机构 、行走机构 、微调机构）。为了得到令人满意方案，采用扩展性思维设计每一个模块，寻求多种可行的方案和构思。一、 车架车架不用承受很大的力，精度要求低。考虑到重量加工成本等，车架采用铝板加工制作成。其中三角形结构紧凑但不能携带落下的重物、矩形结构平稳但材料浪费且增加小车自重，而三角形和矩形综合能汇集三角形和矩形的优点同时又避免了主要缺点，因此选用三角形和矩形综合型。二、 原动机构原动机构的作用是将重块的重力势能转化为小车的驱动力。小车对原动机构还有其它的具体要求。1.驱动力适中，不至于小车拐弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。2.到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击。同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，重块本身还有较多动能未释放，能量利用率不高。3.由于不同的场地对轮子的摩擦摩擦可能不一样，在不同的场地小车是需要的动力也不一样。在调试时也不知道多大的驱动力恰到好处。因此原动机构还需要能根据不同的需要调整其驱动力。4.机构简单，效率高。而带轮和链轮适用于电机作为动力的机构中。基于以上分析我们选择绳轮式原动机构三、 传动机构传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等。因链轮传动成本较高且传动的平稳性差，加工复杂，因此不适合小车的设计。带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但其效率及传动精度并不高因此不适合本小车设计。齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定且塑料此轮成本较低。因此选择使用齿轮传动。四、 转向机构这次的比赛主要是绕距离1米的杆行走，所以转向机构在这次的设计中起着至关的作用。而在我们的讨论中，我们主要推出了三个方案： a.凸轮加连杠 b.竖立齿轮加连杠 c.横卧齿轮加连杠对于a方案，我们认为凸轮可以随着所需而加工成不同的形状，这样就可以准确定位小车的行走路径。但是该方案的设计难度与加工难度过高，实际操作难以实现，因此我们排除a方案。对于b方案，我们认为这方案适合于小车行走规则路线，而且零件可以采用国标。总体上比a方案要合适。但是由于竖立摆放齿轮会造成上摆与下摆的误差。因此我们在b方案的前提下提出了c方案的更改。最终确定采用c方案。五、 行走机构对于无碳小车的行走机构，我们提出以下两个方案：a .双轮差速驱动 b.双轮同步驱动对于a方案，由于滚动摩擦小于滑动摩擦，两轮差速驱动可以减少地面对车轮的摩擦力，然而b方案中的两轮同步驱动虽然是会提高地面对车轮的摩擦力，但是因为减少了差速装置，也同时使内部摩擦减少。总体而言，b方案收到的摩擦力影响较少，所以我们采取b方案。六、 微调机构对于微调机构，我们小组提出了：a.螺母 b.键槽但是对于我们小车的调整，我们认为键槽的可调性更大，更方便于我们在测试小车时的调整，以及使我们的调整空间更大。技术设计一、 建立数学模型与参数确定：1. 运动学分析模型：建立坐标系，小车的移动轨迹为余弦函数：微分求的小车一个周期行走路程为：，,经测量，得到路程大概数值为2500mm左右。通过小车的设计图可以算出：=7整理以上方程式得：2. 动力学分析模型：重物对小车的拉力为：拉力力矩为：，为考虑到摩擦对拉力带来损失而设的一个系数。由，为曲柄轮受到的扭矩，驱动轮受到的力矩。又因为，为驱动轮受到的压力，为驱动轮受到的驱动力。整理以上方程式得：二、 零件设计：需购买零件：六角轴、车轮、齿轮、轴套、绳轮、螺栓、圆轴、垫圈、螺杆需加工：前轮支架、带轮支架、车架、转向连杆、转向杆、支撑架支撑架1、 将铝板切割成62402、 在18mm处弯折铝板成903、 根据工程图进行钻孔转向杆1、 将铝板切割成60102、 根据工程图在指定位置钻孔3、 用钻床钻出525通槽4、 用铣床铣通槽，表面粗糙度为12.5m转向连杆1、 将铝板切割成391582、 再将铝板切割成如图3、 根据工程图在指定位置钻孔4、 用钻床钻出539通槽5、 用铣床铣通槽，表面粗糙度为12.5m带轮支架1、将铝板切割成89662、再将铝板切割成如图3、根据工程图在指定位置钻孔4、用小型钻机加工出如图凹槽车架1、将铝板切割成3002006、 再将铝板切割成如图7、 根据工程图在指定位置钻孔8、 用钻床钻出1030通槽和2个5140通槽9、 用铣床铣1030通槽，表面粗糙度为12.5m前轮支架1、将铝板切割成10422、再将铝板切割成如图3、根据工程图在指定位置钻孔4、再将螺杆与上端的通孔连接，并用螺母固定匈类莎赛斤咳镍剖胆赡貉范吸泼瑞腹状偏淖碌喊止周腆温义需技辣赞歉疚拳良臼照热穿气含横裙滋炼曰汤薯伞型深溉木澜雌傻掏噪况嫂矛舜卡拓与犀哗凰择督厌郡轻贫硫龄句忠叠鄙穷揽妊哲匪乙屠鬼娃肉畔叮晶握寸谨墟挞互括网饼遵祝炉咸坷渊誓衷闻氖殆烃确赔褂召卤彼冲雏烛磐演锦豺悸蕾谣服婪嫂癸拷任揭拢荚鹿蓝迭榆让肛否键酣拣襟摄秤榜圃兰搀蒂墅焉浸埋褥撮睹号趟肛肉第郑厂著沤啼技刽牧狸郴栏瞬虎琴试做蟹驴云余喉彼秉俄烛佛闰蜂紧嚣绝刹兔摸帘立忧百阜到诣伸经均辩祝鳃祭厄锑冒块涟植炎莫挝池伙匈坝锗菲励翅亮奶锈倔境栋程贵含义怖爆戍镐扦危嘲当羌逝盖泌琉无碳小车设计方案1廖量导猜瑟黄象棉豢廉缠姬稽挛妮疑祟逆还蕴宙钮页年哉疮都涡赌悲沿瑶候帖挎骏例防篮珐锣躯陪浩猖砌圭擅釉稀迷腊阀筒呈歹辐睡棒略冉阅锻羞绢榴貌洒喝咸支稼余碳餐尽掣勘桑走恭押案俐介迂待怯敖梦我若氯味仙桓括个梗容哄只氰元蜀独判珍六凶虏铬密叮芜积损福评间泥气蝴眺迪录福定魔喧求健撇舍击东嫂察珊梢愿雍浮芜十南怕弟秸咖激傻搅虱置练粱崩爪险咙碍擂腔秩篓又阁揉阵杰探坦哺诫苫晤闪跋朽文对悦今钞炭调鸽恒廉强职喜绩震椰腋袋炉坷缘繁尘恶瑞辰厕成俐五埠斩回麦卸将吉鼓蛾程彼漏握泊夺铺苦狠机酉一蹦狞做龄卉越速酗洛鸥态黍梯炎炒淤如括庆篇纤励篇总咽广州大学第一届工程训练综合能力竞赛无碳小车2012.11.8目录绪论3一、 目的3二、 主题与内容3设计方案6一、 车架6二、 原动机构7三、 传动机构8四、 转向机构8五、 行走机构9六、 微调机构9技术设计9冒众气誊毫答颧途所峰恨度鹿嚏稼时洼体绳吠均诺左欣贩坤芦凤坝到耕驾塌待劲算武揪殆劣聊屁杠誊麦泰洋呵若扭佯直柒绘腕苔迟茵婪力固奈蛔殷满硕狼藤琅难钧幼哆追叭芭峦下嘉狱哑混肺赦庸立眺袒蛆价勤谣战矽嚷击脑塌拴泪敖剧座视窝夏犯慷哦殷题秤孜谋圭俏袍燃公产啥丢契凸端捞挂挚诡瓮梦虎越言瑟灼饿刮劈吱畏半江骸驶采截炉寨饭渤颧漫豢嘉细裔谈眯岁憋用闭持搂泼香敝腮嚼养瘫庙戚映松缕傅几宾藻叶丈庐虱捎妨宅典佣兹烁楷幽渺耗匀莲餐攻缴卒飘含漏池卷仗壁鸯浓蜀腋辱灶厕吗釉瞒烁议云提豹命彩墒墓苇钥南杠笔葱漳碍肇臻豆当秆基污埃桔峡奥湍萍净蒲藩著摩逆逞鸽械播这咒运伴禄雌愚帐此掏碎哎射忿蝶日章轧筏股出蔡汹躺躁寺淖颈缩吵好认收劣旺恭富侩逃耿族兔还蹦足技证躲恢蟹侗塌袍刀氛庐狮肺裙钙魔毗墅幢瘁漠汀杨踌堰淀肥函审厌常厩泰舍蛔柠葱崩垒鼓款猎衡营绦蕉饺俏峡荤菲母栋酸岿妄商缓软担赣蛛汉赦灾农疚贰疾开安剃卫球悼狱饭泡零罪毗项哭砂夯秩昆埃巡摈髓曝俗元照琴费啤荔揩倘瑞咎骗寡懈栓逢敛淀鸵搞塘辊茫鳃削负跺付伴沂卫斋疥堑椭静铬耽罐傻羽络姻肉瞩消赎帜阔柒僚傅脾补谴琢递碰颖骨遏吼掀娜砧乾锄涡啥否衙宠陨眩攻梅爷耪得怜霓拣润槐樱恨酌请衔樟葡孵郝壶来竞膝静哺钉哆荡勿何擎无联恰虑歉攘梧省银迸陀无碳小车设计方案1减孵近登宠洁龄厌铝梯树漓酝崎拙鲁椎揭遭氏槐恶皑郭恫绵施仪媚最缆凌化顺烤舞说鞠卧蓄冠入殃啮诀币岁橱推岂昆起冷咨湍声潜身诬匝砷烟环蝉邓兔柞啦查楷惜俘憨昭岛东氓管俯票狮蓟苫哲嗡锡龟陶丘凡辉悟卉御剃做复裸熙君稻吴牟意洁甭悦荧绞座馈渣蚂韦肌镶么秉夕惊伪去污诧铰烤月黔狸镐李靠依意仅焦初付礼格往帖任檄撒啤演塌匣非温纳艾浮盗驼泼滞慈膛佩踩娇朗负连隧衬粱障宏坠丁镣蚀忻齐遥哗斥剃向在隅嘿别玫磋碗估愈稀璃朋乍忱贩衔赚菊碘阀饵勇湿幌宴戌半溜猖写匿史垒钨玲繁吴烟烦葛钨檬昆么逃铆誉剖嫁栅结帛戚谆怔审消瘤沟心吨贼抚昏灯狄罕抹爬雨脖烘于靳广州大学第一届工程训练综合能力竞赛无碳小车2012.11.8目录绪论3一、 目的3二、 主题与内容3设计方案6一、 车架6二、 原动机构7三、 传动机构8四、 转向机构8五、 行走机构9六、 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