S型无碳小车-结构设计方案.doc

第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛（广西赛区）The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition（Guangxi Division） 结构设计方案Structure Design Scheme编 号（此栏由赛务工作人员填写） 第一幅照片（小车正面）（注意照片的放置方向与页面方向一致，照片上不允许出现参赛学校信息，阅后删除。）第二幅照片（小车侧面）（注意照片的放置方向与页面方向一致，照片上不允许出现参赛学校信息，阅后删除。）学校名称： 参赛项目：装订线第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛（广西赛区）The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition（Guangxi Division） 结构设计方案Structure Design Scheme参赛项目S1、设计思路1.根据比赛要求，为使无碳小车达到绕桩前进的目的，无碳小车应实现两个功能：重力势能转换为小车的动能和转向轮周期性的转向。小车结构有原动机构、传动机构、转向机构、微调机构与车身及其他辅助零件。原动机构的作用是将重锤的重力势能转化为小车前行的驱动力，能实现这一功能的方案有多种，但就效率和简洁性来看绳轮最优。传动机构要求能量损耗少、传动比精确，故优先选用齿轮机构。转向机构要求控制精度高、摩擦损失小，选用空间曲柄摇杆机构。微调机构是小车柔性的体现，调整它能使小车能够适应不同的障碍物间距，无碳小车的微调主要体现在对曲柄长度和连杆长度的微调。为减轻车身质量同时保证小车刚度要求，小车采用铝板作为底板材料，上面安装轴承座以支撑输入轴、驱动轴、吊挂重物的立杆等，小车转向轮的支撑架也固定在底板上。2.通过计算并确定两齿轮的的传动比i，并实现小车驱动轮每行走i个周长长度，转向机构运动实现一个周期，小车也行走一个完整的S路线。3.使用滑轮组将重物的重力势能通过细绳以转矩的形式传递到输入轴；输入轴通过一级齿轮传动将能量传到驱动轴，带动驱动轮并驱使小车向前运动；小车通过输入轴带动圆盘并通过空间四杆机构实现小车的转向。具体调试过程中，通过调节杆长以满足小车周期性转向；小车采用单向轴承，从而实现两后轮的差速，便于转弯，并最大程度上实现了小车结构的优化。2、小车出发定位方案 无碳小车的行走路线近似于余弦曲线，通过计算小车的运动可以计算出该余弦曲线的幅值，小车出发位置在偏离原点一个幅值长度的地方。通过对小车的运动计算可得其运动方程，再通过计算可得出小车转向轮的偏向角度，偏向角度可通过微调机构调节。通过小车出发时垂直摆桩方向的距离以及此时小车前轮的偏向角度，从而确定小车的理论出发位置。3、总结和体会在无碳小车的设计、加工、装配、调试的过程中，设计、论证、实验验证的过程不断重复，我们在这个过程中，不仅增强了我们对专业知识的理解，同时还锻炼了我们的动手实践能力。在无碳小车不断完善的过程中通过发现问题、分析问题、解决问题，使我们学会了如何从工程设计的角度去看待问题，这是我们参加全国大学生工程训练综合能力竞赛最大的收获！产品名称 小车共 5 页第 1 页编 号学校名称： 参赛项目：装订线- 2 - 第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛（广西赛区）The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition（Guangxi Division）结构设计方案Structure Design Scheme参赛项目4、结构设计创新特色说明1. 小车的重量较轻，因为一些强度和精度要求不高的零件采用3D打印技术，大大减少了加工制造难度和加工时间及成本2. 结构简单相对较简单，而且一些结构接触处通过安装轴承达到减小摩擦的目的3. 采用单向轴承来实现小车的差速运动产品名称 小车共 5 页第 2 页编 号学校名称： 参赛项目：装订线- 6 - 小车装配图比例第 3 页第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛（广西赛区）共 5 页装订线学校名称： 参赛项目：小车装配爆炸图比 例第 4 页第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛（广西赛区）共 5 页装订线学校名称： 参赛项目：传动设计数据各级传动比：砝码下降长度（mm）/小车行走长度（mm）: 小车最大理论行走长度：小车距出发线最大理论距离：转矩设计数据各级转矩及摩擦力矩分析： 传动机构展开图比 例第 5 页第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛（广西赛区）共 5 页装订线学校名称： 参赛项目：