八字形無碳小車設(shè)計

1、本科畢業(yè)設(shè)計重力勢能驅(qū)動的“8”字型題目：自控越障車設(shè)計姓名：趙洋學(xué)號：201301020060002專業(yè)：機械電子工程班級：2013級01班學(xué)院：機電工程學(xué)院沈?qū)W會指導(dǎo)教師:完成時間:畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信聲明書本人聲明：本人趙洋（學(xué)號：201301020060002）所提交的畢業(yè)論文重力勢能驅(qū)動的“8”字型自控越障車設(shè)計是本人在指導(dǎo)教師沈?qū)W會老師指導(dǎo)下獨立研究、寫作的成果，論文中所引用他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中加以說明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對本文的寫作、修訂提出過并為我在論文中加以采納的意見、建議，均已在我的致謝辭中加以說明并深致謝意。學(xué)生（簽字）：時間：年月日

2、指導(dǎo)教師已閱（簽字）：時間：年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)設(shè)計重力勢能驅(qū)動的“8”字型自控越障車設(shè)計是本人；趙洋（學(xué)號：201301020060002）在校期間所完成學(xué)業(yè)的一部分，是在指導(dǎo)教師沈?qū)W會老師的指導(dǎo)下獨立完成的。本人同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的印刷件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)山東協(xié)和學(xué)院可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。學(xué)生（簽字）：指導(dǎo)教師已閱（簽字）:時間：年月日時間：年月日摘要摘要我的畢業(yè)設(shè)計題目是“重力勢能驅(qū)動的“8”字型自控越障車設(shè)計”。設(shè)計過程中小車的

3、設(shè)計方法極其關(guān)鍵，首先論文思路要明確；而在設(shè)計過程中，選材、建模以及加工過程中要考慮充分。我借鑒了一些現(xiàn)代發(fā)明理論例如對系統(tǒng)、參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計等；并采用了WINDOWS、MATLAB、PROE等輔助設(shè)計軟件。根據(jù)方案我將小車的機器構(gòu)成分為六個部分，進行分步設(shè)計。針對每一個部件設(shè)計切合的方案，通過篩選對比選出其中最好的方案組合。我的方案最終確定為：選用三角底板式車架、錐形軸原動結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)選用齒輪或無需該機構(gòu)、采用槽輪結(jié)構(gòu)及曲柄連桿作為轉(zhuǎn)向機構(gòu)、行走結(jié)構(gòu)采用單輪驅(qū)動實現(xiàn)差速、微調(diào)結(jié)構(gòu)采用微調(diào)螺母螺釘。在設(shè)計階段我先建立了模型進行分析，利用TMATLAB對能耗、運動、動力及靈敏度等方面進行了分析。

4、進而獲取了一部分有關(guān)小車運動的數(shù)據(jù)。然后用PROE三維軟件模擬小車的實體建模以及模擬小車的部分運動。根據(jù)方案我將小車的機器構(gòu)成分為六個部分，進行分步設(shè)計。針對每一個部件設(shè)計切合的方案，對塑料可采用切割，因為小車只是個試驗?zāi)Ｐ?，所以部分零件采用了木板、塑料等輕便材料，因為零件大多采用膠水銜接。在調(diào)試過程中只需要微調(diào)便可改變小車參數(shù)，在設(shè)計階段我先建立了模型進行分析，利用TMATLAB對能耗、運動、動力及靈敏度等方面進行了分析。方便試驗的過程中驗證小車運動規(guī)律，確立小車最優(yōu)的參數(shù)。關(guān)鍵詞：8字型軌跡無碳參數(shù)輔助微調(diào)機構(gòu)靈敏度IAbstractABSTRACTThetitleofmygraduati

5、onprojectis"8trackwithoutcarboncar".Intheprocessofdesign,thedesignmethodofcarisveryimportant,Firstofall,thethesisshouldbeclear;Inthedesignprocess,materialselection,modelingandprocessingshouldbeconsideredfully.Idrawlessonsfromsomemoderninventionssuchastheoptimizationdesignofthesystemandthep

6、arameters,anduseWINDOWS,MATLAB,PROEandotherauxiliarydesignsoftware.Mythesisisdividedintofourparts,whichisparticularlyimportantbecauseofthedesignofthecarsoIwilldesignthecarisdividedintothreestages.Accordingtotheplan,Iwillbedividedintosixpartsofthecarmachine,stepbystepdesign.Foreachpartofthedesignofth

7、eprogram,throughtheselectionofthebestcombinationofscreeningandcomparison.Iplantofinalizetheselection:thetriangularfloorframe,conicalshaftdrivingstructure,selectionofgeartransmissionstructurewithorwithouttheuseofGenevamechanism,structureandcrankassteeringmechanismdrivenbyasinglewheelwalkingstructuret

8、oachievedifferential,trimmingstructurebytrimmingnutscrew.Inthedesignphase,Ifirstsetupthemodelforanalysis,theuseofTMATLABenergyconsumption,motion,powerandsensitivityanalysis.Andthengetapartofthecarmovementdata.ThenusePROE3Dsoftwaretosimulatethesolidmodelingofthecarandsimulatethemovementofthecar.After

9、avarietyoffactorsontheimpactofthecarIalsointhesolidmodelingbasedonthedetaileddesignofeachpartofthecar.Becausemostpartsofthecarcanbeusedtobuystandardparts,inadditiontoasmallpartbecauseofthehighprocessingaccuracyofthereasonsfortheneedforspecialprocessing,themajorityofpartscanbemetbymanualprocessing.Th

10、eplasticcanbecut,becausethecarisonlyatestmodel,sopartoftheuseofwood,plasticand#Abstractotherlightweightmaterials,becausemostofthepartsusingglue.Intheprocessofdebugging,itisnecessarytofinetunetheparametersofthecar,tofacilitatethetestprocesstoverifythelawofmotionofthecar,toestablishtheoptimalparameter

11、softhecar.Keywords:8-TrackcarbonCarbonlesfine-tuningmechanismsensitiveill目錄目錄1 論述11.1 小車示意圖11.2小車的設(shè)計要求11.3整體方案設(shè)計21.4小車的設(shè)計方法22 具體方案設(shè)計42.1車架設(shè)計62.2小車動力機構(gòu)設(shè)計62.3傳動機構(gòu)62.4轉(zhuǎn)向機構(gòu)62.5行走機構(gòu)72.6微調(diào)機構(gòu)83 技術(shù)設(shè)計103.1能耗規(guī)律模型103.2運動學(xué)分析模型123.3動力學(xué)分析模型144三維建模及工程圖紙繪制174.1主要零件的建模及分析174.1.1 齒輪174.1.2 軸174.1.3 底板184.1.4 繞線筒184.1

12、.5 曲柄194.1.6 前叉194.1.7 車輪194.2.機架機構(gòu)204.2.1原動機構(gòu)214.2.2 傳動機構(gòu)224.2.3 驅(qū)動機構(gòu)234.2.4 轉(zhuǎn)向機構(gòu)235小車調(diào)試及改進255.1小車調(diào)試方法255.2小車改進方法256總結(jié)體會26參考文獻27致謝28V山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)論文1論述現(xiàn)如今，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，人們生活水平得到不斷優(yōu)化及提高，然而環(huán)境污染的問題也日益嚴(yán)重，可持續(xù)發(fā)展意識已成為世界潮流，“低碳生活”的觀念已達成共識。堅信科學(xué)，走綠色經(jīng)濟道路是社會發(fā)展之必然，現(xiàn)在無碳技術(shù)已經(jīng)被許多國家運用到工農(nóng)業(yè)及生活的各個領(lǐng)域，我國亦在加大無碳生產(chǎn)技術(shù)的研究。所以，設(shè)計無碳小車的意義更加

13、重要。如圖1-11.1小車示意圖圖1-1小車示意圖1.2小車的設(shè)計要求具有方向控制功能的以重力勢能驅(qū)動的自走小車。其運行原理是能量轉(zhuǎn)換，在重力勢能不變情況下，設(shè)計一種能夠?qū)⒅亓菽苻D(zhuǎn)換為動能并帶動小車行走的裝置。要求小車能在規(guī)定大小的場地上，繞相距300mm的兩個障礙沿8字形軌跡運動，繞行時不得碰撞障礙物，不得超出場地。障礙物為半徑50mm、高300m的兩個圓柱體，相距50cm距離放置在場地中心線上，檢測小車合格的標(biāo)準(zhǔn)是以小車總共走過了多少圈來決定。如圖1-2圖1-2小車運行路線圖1.3整體方案設(shè)計小車在設(shè)計過程中應(yīng)保持思路的清溪，目的的明變，考慮到本錢的問題在設(shè)計方面要理性。要具有開闊的思路

14、，創(chuàng)新的精神，勇于創(chuàng)新的精神，在創(chuàng)新中發(fā)展提高。設(shè)計方法上我參考了各種現(xiàn)代設(shè)計發(fā)明理論。不斷改進設(shè)計。采用了很多。在選擇方案時應(yīng)注重考慮小車的難易程度、制造成本等各方面的影響，做到從客觀事實出發(fā)，減少能動性，一切以物理原理和實際情況為依據(jù)，減少主觀因素的影響，使選擇的方案能夠達到最佳。對此我參考查閱了許多書籍，例如由高等教育出版社出版的機械原理及機械設(shè)計。而且在網(wǎng)上收集了與之相關(guān)的資料。小車在設(shè)計過程中需完成多個的方面設(shè)計。設(shè)計時要使產(chǎn)品的設(shè)計更具創(chuàng)新性與規(guī)范性。工程管理這一項要求綜合考慮各方因素，提出合理的工程規(guī)劃,獲取最好的方案。1.4小車的設(shè)計方法小車在設(shè)計過程中應(yīng)保持思路的清溪，目的的

15、明變，考慮到本錢的問題在設(shè)計方面要理性。要具有開闊的思路，創(chuàng)新的精神，勇于創(chuàng)新的精神，在創(chuàng)新中發(fā)展提高。設(shè)計方法上我參考了各種現(xiàn)代設(shè)計發(fā)明理論。不斷改進設(shè)計。采用了很多計算機軟件輔助我進行設(shè)計。下面是我的設(shè)計思路流程圖。如圖1-3敲定方案19方案設(shè)計技術(shù)設(shè)計制作調(diào)試2具體方案設(shè)計我在對小車的功能進行了詳細(xì)的分析之后，得出小車行進過程中需要完成很多規(guī)定動作為方便設(shè)計我根據(jù)小車所需完成的轉(zhuǎn)化將小車結(jié)構(gòu)劃分成五個部分進行，以方便進行模塊化設(shè)計。并且我為了得到較為準(zhǔn)確的方案，采用了開闊性思維來設(shè)計所有的模塊，以尋找多個可行的方案及構(gòu)思。如圖2-1三角底板式繩輪式直齒輪錐齒輪骨架式無碳小車動機構(gòu)11向機

16、n構(gòu)帶輪雙輪同步雙輪差速驅(qū)動圓柱凸輪普通凸輪行走機構(gòu)II單輪驅(qū)動.圖2-1小車結(jié)構(gòu)設(shè)計圖上圖是我設(shè)計過程中的設(shè)計圖框。在選擇方案時應(yīng)注重考慮小車的難易程度、制造成本等各方面的影響，做到從客觀事實出發(fā)，減少能動性，一切以物理原理和實際情況為依據(jù)，減少主觀因素的影響，使選擇的方案能夠達到最佳。在此基礎(chǔ)上上，我又根據(jù)小車設(shè)計過程中需要考慮的小車功能、加工成本等因素構(gòu)建了新的結(jié)構(gòu)圖。見圖2-2簡化機構(gòu)減少內(nèi)部摩擦損耗減少高副功能實現(xiàn)行走路程遠(yuǎn)減少與地面的摩擦損耗可根據(jù)不同的地面調(diào)整驅(qū)動機構(gòu)減少轉(zhuǎn)軸軸祇等直徑充分潤滑保證零件精度選擇適當(dāng)?shù)牟牧蠝p少小車重m里増大輪子的半徑選擇低成本的材料就地取材成本減低加

17、工成本等圖2-2小車功能與成本結(jié)構(gòu)簡圖2.1車架設(shè)計車架不需要承受太大的力，所以對其強度要求不用太強求。在常見材料中以鋁合金板最優(yōu)，無論是從價格還是性能上。2.2小車動力機構(gòu)設(shè)計動力機構(gòu)的作用是將重力勢能轉(zhuǎn)化為小車行走的動能。我設(shè)想小車能量機構(gòu),小車對動力機構(gòu)有如下要求，1.驅(qū)動力要適中，2小車在到點之前，重物速度要盡可能小，避免小車沖量過大。同時盡可能的使重物的動能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動小車行走的勢能，若重物垂直方向的速度過大，重物還有較多動能未及時釋放，將縮短小車的行程。在調(diào)試時力量不均，所以原動機構(gòu)還需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整。4機構(gòu)的結(jié)夠越簡單，能量的消耗就越小，能量的利用率就越高，進而效率就越高。

18、2.3傳動機構(gòu)為了小車能沿設(shè)計的軌道上更精確的行駛，應(yīng)提高傳遞的效率，保證傳動的穩(wěn)定，最后綜合考慮各方面的因素，構(gòu)建最優(yōu)傳動機構(gòu)。常見的傳動機構(gòu)如下：1輪子和轉(zhuǎn)向機構(gòu)的方式效率最高，結(jié)構(gòu)最簡，小車的質(zhì)量大大減輕。2齒輪傳動相較前兩者，它的效率更高，工作更可靠，等優(yōu)點，但是齒輪的價格昂貴，且在傳動距離較大的地方不足之處較明顯，所以在第一種方式不滿足要求的情況下，先考慮使用齒輪傳動。綜合上述分析，選用齒輪傳動作為小車的傳動機構(gòu)。2.4轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)向機構(gòu)增加對能量的利用率，同時要使結(jié)構(gòu)構(gòu)建的越發(fā)簡單，在運行過程中損失的能量就越少，同時還需滿足小車的運動特性：來回周期性的擺動。凸輪是一種具有輪廓的構(gòu)件，

19、凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動。它運動時，通過高副接觸凸輪的形狀決定了從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的往復(fù)運動。凸輪機構(gòu)最大的優(yōu)點：只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計推桿的運動，而且反應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計方便。就是由于兩者之間是點接觸、線接觸，所以容易磨損，凸輪的加工也較困難，所以比較之后不采用凸輪機構(gòu)曲柄搖桿曲柄搖桿的結(jié)構(gòu)比較簡單，但和凸輪一樣缺點明顯，且曲柄搖桿也決定了設(shè)計機構(gòu)比較困難。在選擇方案時應(yīng)注重考慮小車的難易程度、制造成本等各方面的影響。做到從客觀事實出發(fā)，減少能動性，一切以物理原理和實際情況為依據(jù)，減少主觀因素的影響，使選擇的方案能夠達到最佳。2.5行走機構(gòu)行走機構(gòu)由驅(qū)動輪、動輪組成，輪子的厚薄程度，材料和大小的不同

20、。摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為M二N-5對于相同的材料5為一定值。滾動摩擦阻力公式f，由公式可知，輪輪子的大小與小車受到的阻力成反比，與小車的行近距離成正比。但考慮到加工、材料、安裝問題等方面的萬提，具體的尺寸還需才可進一步分析確定。后輪可以采用的驅(qū)動方式有很多，例如單輪驅(qū)動。雙輪同步驅(qū)動其缺點是一定會有輪子與地面打滑，由于滑動摩擦系數(shù)遠(yuǎn)大與滾動摩擦系數(shù),同時會約束小車的前進，變得無法確定其軌跡，不能夠有效避免障礙物。雙輪差速驅(qū)動其優(yōu)點在于能有效避免雙輪同步驅(qū)動出現(xiàn)的問題，其可以通過差速器或來實現(xiàn)差速驅(qū)動。差速器涉及到能耗最小原理，能較好的減少摩擦，同時能夠完成需要的運動。實現(xiàn)差速的原理是速度與輪

21、之間的變換，這樣交替變換主動輪。它的缺點在于單向軸承間存在側(cè)隙，在主動輪從動輪切換過程中的誤差會導(dǎo)致運動不精準(zhǔn)，所以還需進一步分析否會對小車的功能產(chǎn)生影響。單輪驅(qū)動驅(qū)動輪與從動輪間的差速主要依靠與地面的運動約束來確定。其效率要高，但缺點是前進速度不穩(wěn)定，傳動精度也不高。2.6微調(diào)機構(gòu)微調(diào)機構(gòu)是小車的核心控制部分。經(jīng)過篩選最終確定本小車采用構(gòu)曲柄連桿+搖桿+槽輪機的方案，而加上微調(diào)機構(gòu)是因為加工誤差和裝配誤差的原因，而且曲柄連桿很敏感，因為進行調(diào)整所以要改進，對小車也要進行矯正。這也是使用它最重要的原因。另一方面：可通過矯正小車的軌跡來修正如幅值、周期、方向等因素，使小車走最佳的運動軌跡。如圖2

22、-3圖2-3小車微調(diào)機構(gòu)三維圖3技術(shù)設(shè)計3.1能耗規(guī)律模型上。則有Vi=1乞Ii=1為了簡化分析，先假設(shè)小車內(nèi)部的能耗為零。小車車輪與地面之間的摩擦阻力系數(shù)為5，在不考慮其它的情況下重物的重力勢能都用在小車克服摩擦力做功n(*&s=2mghRiiN=mgi總N是個第i個輪子對地面的壓力。iR是第i個輪子的半徑。iS是第i個輪子行走的距離im為小車的總質(zhì)量總微調(diào)機構(gòu)是小車的核心控制部分。最終確定本小車采用構(gòu)曲柄連桿+搖桿+槽輪機的方案，而加上微調(diào)機構(gòu)是因為加工誤差和裝配誤差的原因，而且曲柄連桿很敏感，因為進行調(diào)整所以要改進，對小車也要進行矯正。四方面考慮。小車的設(shè)計過程中，一些重要零件的

23、設(shè)計為主要任務(wù)，其結(jié)構(gòu)決定著小車的性能。走軌跡誤差，甚至小車翻車；另一方面，由于小車高度尺寸較大，為使其重心盡可能在下方，支撐機構(gòu)的結(jié)構(gòu)在滿足性能的前提下盡量減輕重量。如圖3-135500.50.550.60.650.70.750.80.850.90.951小車驅(qū)動效率圖3-1小車前進距離與關(guān)系圖325205O小車前進的距離由圖3-1可看出滾動摩阻系數(shù)的大小對小車的運動距離的影響十分明顯，因此輪子使用什么樣的微調(diào)機構(gòu)是小車的控制核心。最終確定本小車采用構(gòu)曲柄連桿+搖桿+槽輪機的方案，再加上微調(diào)機構(gòu)是因為加工誤差和裝配誤差的原因，而且曲柄連桿很敏感，因為進行調(diào)整所以要改進，對小車也要進行矯正。在

24、設(shè)計小車時考慮到材料的性能，輪子的剛度應(yīng)盡可能的大，而與地面的摩擦阻力系數(shù)應(yīng)盡可能小。不僅如此，有圖知小車為車輪提供能量的效率提高多少，小車前進的距離也相應(yīng)的提咼多少。小車設(shè)計的重要任務(wù)之一則是轉(zhuǎn)向機構(gòu)，也是小車的核心部分，轉(zhuǎn)向機構(gòu)為“曲柄連桿+搖桿形式”。因為所走路線為對稱結(jié)構(gòu)，可設(shè)計曲柄為對稱結(jié)構(gòu)。如圖3-2：456輪子的半徑。陰50.90.951小車駆動效率4035325205O小車前進的距離3.2運動學(xué)分析模型符號說明：驅(qū)動輪半徑：齒輪傳動比：驅(qū)動輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距：'驅(qū)動輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距：-驅(qū)動軸2和轉(zhuǎn)向輪的中心距離：曲柄軸1和轉(zhuǎn)向輪的中心距離：曲柄的旋轉(zhuǎn)半徑：搖桿長：

25、連桿長：軸繩輪半徑：r2a、驅(qū)動：當(dāng)重塊下落dh時，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過的角度為d02，則有dh則曲柄軸轉(zhuǎn)過的角度小車移動的距離為ds=R-d02b、轉(zhuǎn)向：Q與°】滿足以下關(guān):一cosa(b+c-sina一ri-sin0)2+rii2-cos201解上述方程可得01與a的函數(shù)關(guān)系式a=f(0)1C、小車行走軌跡小車轉(zhuǎn)彎的曲率的半徑為bP=+atana1小車行走ds的過程中，小車的整體所轉(zhuǎn)過的角度ds當(dāng)小車轉(zhuǎn)過角度為0時，有dx二一ds-sin|3dy=ds-cos|3d、小車其他輪的軌跡小車的運動坐標(biāo)系中，b的坐標(biāo)BCC+a2>0）c的坐標(biāo)C（一/d）在地面坐標(biāo)系中，有x=x一(a+

26、a)-cosPBA12y=y一(a+a)-sinPBA12x=xa-cosP-dsinPCA1y=y+d-cosP-asinPCA1整理上述表達式有:dO=dhdO2dOi12=c2(1-cosa)2+(b+c-sina-r-sinO)2+r2cosO1111bp=+atana1dx=-dssinPdy=ds-cosPx=x-(a+a)-cosPBA12y=y-(a+a)-sinPBA12x=x-a-cosP-dsinPCA1y=y-a-sinP+d-cosPCA13.3動力學(xué)分析模型a、驅(qū)動重物以加速度運動，繩子拉力為T，有T扭力"2=Tr2八1，（其中九i是摩擦產(chǎn)生的影響。驅(qū)動輪

27、的力矩Ma，曲柄輪的扭矩Mi，Na為驅(qū)動輪的壓力，F(xiàn)a為驅(qū)動輪的動力，有M+=M九ai22（其中九2設(shè)置考慮）M=N*5+F-RAAAb、轉(zhuǎn)向設(shè)小車在轉(zhuǎn)向過程輪受到的阻力矩MC，由赫茲公式得,1-卩2兀(+E1N二bB2bcc由于b比較小，故M=丄bB2c4c對于連桿的拉力Fc，有sin0=r*sin°c2TTl0兀-ac-arcsin-(1-cosa)c12/-cos0c2M=F-cos0-c-sin0ccc2c1M=F-c-sin(0+0)1cc2c、小車仃走受力分析設(shè)小車慣量為I，此時對旋轉(zhuǎn)中心0'的慣量為I'I+m(PAaA'+a32(平行軸定理)I&

28、#39;-a=f-pAA小車的加速度為:N-6crca-A(pa2)+d2A16.pA.6山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)論文4三維建模及工程圖紙繪制4.1主要零件的建模及分析4.1.1齒輪傳動部分為兩級減速齒輪傳動，材料為45號鋼。如圖4-123圖4-1大齒輪小齒輪4.1.2軸軸的是支撐零件作用，并與軸上零件一起轉(zhuǎn)動并且傳遞動力、此軸主要支撐的零件為齒輪。材料選擇為45號鋼。如圖4-2圖4-2動力軸中間軸驅(qū)動軸4.1.3底板底板在機械設(shè)備中是必不可少的零件，它的主要作用是建立設(shè)備基礎(chǔ)，在它的基礎(chǔ)上安裝各種零件、機構(gòu)；利用工藝結(jié)構(gòu)進行對其他零件的定位等。如圖4-34.1.4繞線筒驅(qū)動小車運動，而重物所供的動力

29、為重力勢能驅(qū)動小車運動的力。如圖4-44.1.5曲柄小車設(shè)計的重要任務(wù)之一則是轉(zhuǎn)向機構(gòu)，也是小車的核心部分，轉(zhuǎn)向機構(gòu)為曲柄連桿+搖桿形式。因為所走路線為對稱結(jié)構(gòu)，可設(shè)計曲柄為對稱結(jié)構(gòu)，如圖452圖4-5曲柄4.1.6前叉小車三個輪，其中轉(zhuǎn)向輪為前輪，因此，控制前輪轉(zhuǎn)向的前叉的主要作用，其次也承受幾分車重，前叉也是轉(zhuǎn)向機構(gòu)的執(zhí)行，結(jié)構(gòu)的設(shè)計決定著轉(zhuǎn)向的性能。如圖4-6圖4-6前叉4.1.7車輪承受小車重量的載體，整個小車執(zhí)行的動力均，輪子的設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)簡單，質(zhì)量輕，強度足夠，并且驅(qū)動輪的機構(gòu)設(shè)計應(yīng)當(dāng)注意輪子滑動。兩個輪子一個為動輪，則另一個輪子為從動輪，其設(shè)計是將此輪空套在軸上，使輪子與軸產(chǎn)生相

30、山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)論文對的運動，從動輪應(yīng)當(dāng)配合主動輪完成小車的運動過程。如圖4-7圖4-9滑輪機構(gòu)繞線輪機構(gòu)254.2.機架機構(gòu)無碳小車的機架機構(gòu)是由底板、兩側(cè)支撐板和前頭組成。其中底板是機架的核心部分，所有零部件都是直接或間接的安裝在機架上的。圖中直接固定在機架上的零件有前頭、兩側(cè)支撐板、原動機構(gòu)的細(xì)長干，以及轉(zhuǎn)向機構(gòu)所用的支撐桿。兩側(cè)支撐板是用來支撐三根軸的，其通過軸承與軸相連接，支撐板則通過若干螺釘與底板相連接。機架的結(jié)應(yīng)滿足小車上零部件的安裝、固定和可靠運動的作用,在滿足這些前提下，結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡量簡單、穩(wěn)定，小車機架不應(yīng)太輕，應(yīng)當(dāng)加大其重心，以保證小車在運動中更加穩(wěn)定。如圖4-8421原動

31、機構(gòu)原動機構(gòu)是小車動力的來源，它是由支架機構(gòu)和繞線筒來個部分組成，支架機構(gòu)是由三個支撐桿、支撐蓋和滑輪組成，由于砝碼從高于底板400mm處垂直下落，一次支撐架機構(gòu)強度應(yīng)該足夠，不能出現(xiàn)晃動，如果不穩(wěn)定，則小車會出現(xiàn)行走軌跡誤差，甚至小車翻車；另一方面，由于小車高度尺寸較大，為使其重心盡可能在下方，支撐機構(gòu)的結(jié)構(gòu)在滿足性能的前提下重量應(yīng)當(dāng)盡可能輕、結(jié)構(gòu)盡可能簡化以保證小車的穩(wěn)定性。滑輪機構(gòu)是用來支撐砝碼的，當(dāng)砝碼下移時，通過線繩連接砝碼，從滑輪上連接到繞線輪，滑輪應(yīng)當(dāng)使砝碼平穩(wěn)的在支撐機構(gòu)中間下落，因此機構(gòu)應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定固定。繞線輪是將砝碼的重力勢能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)動能的最終執(zhí)行零件，砝碼下落，繞線輪的繩子

32、從繞線輪上繞開，從而帶動繞線輪轉(zhuǎn)動，通過繞線輪與軸的鍵連接，使軸與繞線輪一起轉(zhuǎn)動。如圖4-9山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)論文4.2.2傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)的作用是到各個執(zhí)行機構(gòu)的機構(gòu)將原動機的動力傳送，無碳小車的執(zhí)行機構(gòu)，即驅(qū)動機構(gòu)和轉(zhuǎn)向機構(gòu)。有兩個傳動機構(gòu)是齒輪和軸。我設(shè)計的小車的傳動機構(gòu)是兩級直齒圓柱齒輪減速機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)見上圖：三軸和兩齒輪。+主軸也叫動力軸，此軸將原動力傳遞到兩個方向，軸上主要零件從右到左依次為：軸承、大齒輪、繞線輪、曲軸、軸承。兩邊的軸承是將整個設(shè)計軸放到支撐板上，其連接支撐作用。大齒輪是將動力經(jīng)齒輪減+速機構(gòu)傳到驅(qū)動軸上，其與軸的周向固定依靠鍵連接，軸向固定是：左邊依靠套筒，右端依靠

33、螺母固定。繞線筒的直徑應(yīng)滿足小車的工作周期為三，砝碼的下降高度不大于400mm，其左端固定依靠軸環(huán)，右端固定依靠套筒。曲柄是轉(zhuǎn)向整個設(shè)計機構(gòu)的重要零件，它的動力是通過鍵連接與一軸同步運動。它將旋轉(zhuǎn)運動通過后續(xù)零件轉(zhuǎn)為直線移動。曲柄的右端是依靠軸肩固定，左端依靠螺母固定。中間軸減速，其上一對大齒輪，小齒輪與齒輪相配合，大齒輪與小齒輪配合,從而組成兩級減速傳動，大齒輪的右端依靠軸環(huán)固定，左端依靠螺母固定；小齒輪的左端依靠軸環(huán)固定，右端依靠螺母固定。兩齒輪的周向固定均為鍵連接。三軸也稱驅(qū)動軸，軸上齒輪通過鍵連接，一方面與前級齒輪嚙合，一方面將動力帶到三軸。軸上齒輪右側(cè)依靠螺母固定，左側(cè)依靠軸環(huán)固定。

34、由此可知，一軸為低速軸，三軸為高速軸。如圖4-10圖4-10傳動機構(gòu)4.2.3驅(qū)動機構(gòu)小車的驅(qū)動機構(gòu)即三軸與兩后輪組合而成，當(dāng)三軸轉(zhuǎn)動時，主動輪將隨軸一起轉(zhuǎn)動。從動輪通過軸承與三軸連接，即空套在軸上。如圖4-11圖4-11驅(qū)動機構(gòu)4.2.4轉(zhuǎn)向機構(gòu)小車整個設(shè)計的核心是轉(zhuǎn)向機構(gòu)，小車能否順利完成預(yù)先設(shè)定的動作，關(guān)鍵就在于轉(zhuǎn)向機構(gòu)能否正常運作。轉(zhuǎn)向機構(gòu)是由曲柄加連桿加連架桿加前叉加前輪和微調(diào)機構(gòu)組成。共同轉(zhuǎn)動的曲柄與連桿，半圓形的曲柄，當(dāng)曲柄與連桿前的小齒輪接觸時，曲柄給的力被連桿受，一塊左移動的輪同連桿，因此作順時針的轉(zhuǎn)動前受到連桿的力。這時連桿上的摩擦輪與曲柄的曲面相互銜接，在這過程中前輪的轉(zhuǎn)

35、向角度不發(fā)生改變；當(dāng)曲柄的曲面與摩擦輪分離時，由于連桿受向右的彈簧力，牽動連桿向右移動，與此同時，前輪作逆時針的旋轉(zhuǎn)運動。前輪能夠轉(zhuǎn)動的最大角度受支撐連桿處的兩個限位螺釘限制，如圖4-12。29圖4-12轉(zhuǎn)向機構(gòu)5小車調(diào)試及改進5.1小車調(diào)試方法小車的調(diào)試過程十分的關(guān)鍵，只有用大量的理論依據(jù)支撐，用大量的實踐去驗證。同時小車的調(diào)試也涉及到很多內(nèi)容，如小車車速的快與慢，繞過障礙物時是否接觸，小車整體協(xié)調(diào)性好壞，小車前進的距離等。（1）小車的速度的調(diào)試：小車在指定的場地上行進，通過測量到達指定點的時間，得到多組數(shù)據(jù)，進而得出小車行駛的速度，試驗得到，小車后半程速度較快比之前半程的速度快，不是太好的

36、整體協(xié)調(diào)性，通過減小繞繩驅(qū)動軸，減小過大的驅(qū)動力，最終小車前進速度前后不一致的問題得以解決。（2）小車避障的調(diào)試：雖然小車采用簡單的結(jié)構(gòu)與材料，損耗能量較小，我加以改善的辦法是，采用多組微調(diào)機構(gòu)，觀察小車在指定場地上行走與避障的缺陷，微調(diào)了螺母，是的小車避障性能慢慢的加以改善。5.2小車改進方法因為小車的各部件之間是以膠水膠結(jié)，所以省去了許多的加工成本費用，避免了不必要的損耗，但缺點在于，有些零件膠結(jié)不良，出現(xiàn)開膠、掉膠現(xiàn)象，要加以改進減少故障出現(xiàn)的次數(shù)，穩(wěn)定好小車的性能。另外，我雖然采用了微調(diào)機構(gòu)，但計算編程之后發(fā)現(xiàn)小車運行要求精度非常高，哪怕改變0.01mm小車都可能偏離原軌道，于是我想辦

37、法改進了一下使小車精度降低，加工成本也相應(yīng)減低。6總結(jié)體會整個設(shè)計過程是漫長的，歷時一個學(xué)期，因此這個時期過后我們也就步入社會了，在最后的一個學(xué)年通過完成本次畢業(yè)設(shè)計能梳理一下整個大學(xué)所儲備的知識，可見教育大綱任務(wù)安排是多么的合理，因為自從大學(xué)一年級以來整整四個年度很多的知識和軟件很久都沒深入接觸，借助本次畢業(yè)設(shè)計不僅對現(xiàn)學(xué)過的知識加以實踐而且把以往的知識加以復(fù)習(xí)，雖然本次的課題不是特別的困難，但是從專業(yè)的角度來說，這項畢業(yè)設(shè)計幾乎全都把四年的知識都用上了，尤其是高等教育出版社的機械設(shè)計還有相對應(yīng)的制圖軟件特別是pro/e、cad、SolidWorks等，這只是表面所學(xué)到的更為深入的培養(yǎng)自我的自學(xué)能力，自控能力，以及規(guī)劃能力而且使我們懂得了什么才是真正合格的工科畢業(yè)生以及作為一個機械方面