無碳小車方案設(shè)計說明書

1、第三屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽湖北省預(yù)賽無碳小車方案設(shè)計說明書 參賽者：易幻、周順、王秋林、施冠宇摘要第三屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽命題主題為“以重力勢能驅(qū)動的具有方向控制功能的自行小車”。在設(shè)計小車過程中特別注重設(shè)計的方法，力求通過對命題的分析得到清晰開闊的設(shè)計思路；作品的設(shè)計做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性；設(shè)計過程中綜合考慮材料 、加工 、制造成本等給方面因素。我們借鑒了參數(shù)化設(shè)計 、優(yōu)化設(shè)計 、系統(tǒng)設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計發(fā)發(fā)明理論方法；采用了UG等軟件輔助設(shè)計。我們把小車的設(shè)計分為二個階段：方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計。通過每一階段的深入分析、層層把關(guān)，是我們的設(shè)計盡可能向最優(yōu)設(shè)計靠攏。方案設(shè)計階

2、段根據(jù)小車功能要求我們根據(jù)機器的構(gòu)成（原動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、控制部分、輔助部分）把小車分為車架 、原動機構(gòu) 、傳動機構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機構(gòu) 、行走機構(gòu)五個模塊，進行模塊化設(shè)計。分別針對每一個模塊進行多方案設(shè)計，通過綜合對比選擇出最優(yōu)的方案組合。我們的方案為：原動機構(gòu)采用了挖槽的薄壁圓筒、傳動機構(gòu)沒有采用齒輪機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)采用桿、行走機構(gòu)采用單輪驅(qū)動實現(xiàn)差速。其中轉(zhuǎn)向機構(gòu)利用了調(diào)心軸承、關(guān)節(jié)軸承。技術(shù)設(shè)計階段我們先對方案建立數(shù)學模型進行理論分析、運動學分析、動力學分析。進而得出了小車的具體參數(shù)和運動規(guī)律。接著應(yīng)用UG軟件進行了小車的實體建模和部分運動仿真。在實體建模的基礎(chǔ)上對每一個零件進行了詳細

3、的設(shè)計，綜合考慮零件材料性能、加工工藝、成本等。小車大多數(shù)零件是標準件、可以購買，同時除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多數(shù)都可以通過手工加工出來。因為小車受力都不大，因此大量采用膠接，簡化零件及零件裝配。調(diào)試過程會通過微調(diào)等方式改變小車的參數(shù)進行試驗，在試驗的基礎(chǔ)上驗證小車的運動規(guī)律同時確定小車最優(yōu)的參數(shù)。 以下是無碳小車的裝配圖與重要零件的零件圖及簡要說明：轉(zhuǎn)向機構(gòu)原理簡介：轉(zhuǎn)向機構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。轉(zhuǎn)向機構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡單，零部件已獲得等基本條件，同時還需要有特殊的運動特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滿足要求的來回擺動，帶動轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。該小車起到轉(zhuǎn)向功能的重要零部件是挖槽的薄壁圓筒、轉(zhuǎn)向桿等。與重物相連的細繩與后輪軸相連，重物下降時帶動后輪軸轉(zhuǎn)動，帶動薄壁圓筒的轉(zhuǎn)動，圓筒的槽中插入轉(zhuǎn)向桿，轉(zhuǎn)向桿與前輪軸相接，經(jīng)計算把薄壁圓筒展開為長方形為正弦曲線的一個周期，剛好實現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)兩圈可以實現(xiàn)前輪的一次轉(zhuǎn)向。優(yōu)點：只需設(shè)計適當?shù)膱A筒槽曲線，便可使從動件得到有規(guī)律的預(yù)期運動，而且結(jié)