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无碳重力势能小车设计说明书.doc

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无碳重力势能小车设计说明书.doc

I摘要通过对第二届全国大学生工程训练参赛作品“无碳重力势能小车”的分析。发现小车在设计方面存在不足。为了改进小车的不足之处,对小车的结构部分进行重新设计。通过每一阶段的深入分析把设计尽可能向最优设计靠拢。根据小车功能要求,把小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构六个模块,进行模块化设计。首先针对每一个模块进行多方案设计,通过综合对比选择出最优的方案组合。确定的方案为车架采用三角底板式、原动机构采用了锥形轴、传动机构采用齿轮、转向机构采用曲柄摇杆、行走机构采用单轮驱动实现差速、微调机构采用微调螺母。然后对方案进行理论分析,综合考虑零件材料性能、加工工艺等,进而得出了小车的具体参数,和运动规律。关键字工程训练;参赛作品;重力势能小车;IIABSTRACTBASEDONTHESECONDNATIONALCOLLEGEENGINEERINGTRAININGENTRIESCARBONFREEGRAVITATIONALPOTENTIALENERGYCARANALYSISFINDCARTINTHEDESIGNDEFICIENCIESINORDERTOIMPROVETHEDEFICIENCYOFTHETROLLEYCAR,APORTIONOFTHESTRUCTUREREDESIGNTHROUGHEACHPHASEOFTHEINDEPTHANALYSISOFTHEDESIGNASPOSSIBLETOMOVECLOSERTOOPTIMALDESIGNACCORDINGTOTHEFUNCTIONALREQUIREMENTSOFTHETROLLEYCAR,DIVIDEDINTOFRAME,DRIVINGMECHANISM,ATRANSMISSIONMECHANISM,ASTEERINGMECHANISM,AWALKINGMECHANISM,AFINEADJUSTMENTMECHANISMOFSIXMODULES,MODULARDESIGNFIRST,FOREACHMODULEPERFORMSMULTIPLEDESIGN,THROUGHCOMPREHENSIVECOMPARISONANDCHOOSETHEOPTIMALSCHEMEOFCOMBINATIONDETERMININGTHESCHEMEAREFRAMEWITHTRIANGULARBOTTOMPLATETYPE,MOTIVEMECHANISMADOPTSACONICALSHAFT,THEDRIVEMECHANISMADOPTSGEAR,STEERINGMECHANISMWITHCRANKROCKER,WALKINGMECHANISMDRIVENBYASINGLEWHEELTOACHIEVEDIFFERENTIAL,FINETUNINGMECHANISMBYFINEADJUSTMENTNUTTHENTHESCHEMETHEORYANALYSIS,CONSIDERINGTHEPARTSANDMATERIALSPROPERTIES,PROCESSINGTECHNOLOGY,ANDTHENTHESPECIFICPARAMETERS,ANDMOVEMENTRULESKEYWORDSENGINEERINGTRAINING;ENTRIES;GRAVITATIONALPOTENTIALENERGY;III目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111小车功能设计要求112小车的设计方法1第2章方案设计221重块支架322原动机构323传动机构424转向机构525行走机构626微调机构7第3章技术设计831影响小车性能主要因素的分析8311能耗规律分析8312运动学分析10313动力学分析14第4章典型零件的设计及强度校核1641主动齿轮的设计1642主动齿轮的强度校核17421齿轮的设计计算17第五章典型零件加工工艺的分析及编写2051驱动轴加工工艺分析20511零件结构及其工艺性分析20512零件技术要求分析2052驱动轴加工工艺编写21结论22致谢23附录24参考文献299IVCATALOGCHINESEABSTRACTIABSTRACTIIFIRSTCHAPTERINTRODUCTION411CARFUNCTIONALDESIGNREPUIREMENTS412CARDESIGNMETHOD4THESECONDCHAPTERSCHEMEDESIGN221AHEAVYBLOCKBRACKET322DRIVINGMECHANISM323TRANSMISSIONMECHANSIM424STEERINGMECHANSIM525WALKINGMECHANSIM6THETHIRDCHAPTERTECHNICALDESIGN731ANALYSISOFTHEFACTORSAFFECTINGTHEPERFORMANCECAR8311ENERGYDISSIPATIONANALYSIS8312KINEMATICANALYSIS8313DYNAMICSANALYSIS14THEFOURTHCHAPTERTYPICALPARTDESGINANDSTRENGTHCHECK1641DRIVINGGEARDESGIN1642DRIVINGGEARSTRENGTH17313DYNAMICSANALYSIS17THEFIFTHCHAPTERTYPICALPARTMACHININGANALYSISPREPARATIONOF2051DRIVESHAFTPROCESSINGTECHNOLOGYANALYSIS20511PARTSOFTHESTRUCTUREANDPROCESSANALYSIS20512TECHNICALREQUIREMENTSOF2052DRIVEAXLEPROCESSINGPREPARATION21CONCLUSION22THANK23APPENDIX24REFERENCE291第1章绪论11小车功能设计要求给定一重力势能,根据能量转换原理,设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。该自行小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物(每间隔1米,放置一个直径20MM、高200MM的弹性障碍圆棒)。以小车前行距离的远近、以及避开障碍的多少来综合评定成绩。给定重力势能为5焦耳(取G10M/S2),竞赛时统一用质量为1KG的重块(5065MM,普通碳钢)铅垂下降来获得,落差5002MM,重块落下后,须被小车承载并同小车一起运动,不允许掉落。要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得,不可使用任何其他的能量形式。小车要求采用三轮结构(1个转向轮,2个驱动轮),具体结构造型以及材料选用均由参赛者自主设计完成。要求满足①小车上面要装载一件外形尺寸为6020MM的实心圆柱型钢制质量块作为载荷,其质量应不小于750克;在小车行走过程中,载荷不允许掉落。②转向轮最大外径应不小于30MM。12小车的设计方法小车的设计一定要做到目标明确,通过对命题的分析得到了比较清晰开阔的设计思路。设计需要有系统性规范性和创新性。设计过程中需要综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。小车的设计是提高小车性能的关键。在设计方法上考虑优化设计、系统设计等现代设计理论方法。

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