机械原理课程设计无碳小车

设计任务书题目：无碳小车设计内容：原理分析轴的设计及运动分析(1)做机构的结构简图，并计算轴的长度(2)绘制轴的运动分析图凸轮机构的设计(1)凸轮参数设计(2)绘制凸轮带动转向运动简图齿轮机构的设计计算齿轮传动的各尺寸绘制齿轮传动的啮合图计算传动比目录原理分析——————————————————————————1无碳小车设计要求和内容———————————————————1机构的设计及运动分析————————————————1轴的设计———————————————————————2凸轮的设计——————————————————————2齿轮的设计——————————————————————3重物下降的设计————————————————————3无碳小车运动分析——————————————————————4动力分析————————————————————————4行驶路程分析————————————————————4行驶速度分析————————————————————4行驶速度分析————————————————————4转向分析————————————————————————5课程设计感想—————————————————————————6参考文献———————————————————————————6一、原理分析：无碳小车上方重物通过细绳和绳轮将重力势能转换为小车前进的动能，凸轮机构带动转向轮周期性的转向。二、无碳小车设计要求：1.机构的设计及运动分析：无碳小车达到绕桩前进的原理：无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物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。

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。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.轴的设计无碳小车两轮间距最大，因此1号轴设计长度定为300mm，2号轴一端连接绳轮一端连接1号大齿轮，设计长度为200mm，3号轴一端连接与1号大齿轮啮合的3号小齿轮，另一端连接4号大齿轮，设计长度为150mm。3.凸轮的设计凸轮与2号大齿轮相连，2号大齿轮通过凸轮机构带动转向杆周期性转向。通过计算小车重物下降速度来获得主动轮的转速，进而得出传动比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。4.齿轮的设计为了在一定的重物高度的情况下增加小车的行进距离，通过两对大小齿轮啮合的方式增加小车轮子的转动圈数。2号大齿轮的设计参数为z2=50，m2=2；3号小齿轮的设计参数为z3=10，m3=2；4号大齿轮的设计参数为z4=40，m4=2，5号小齿轮的设计参数为z5=10，m5=2。5.重物下降的设计重物下降轨道的设计为400mm，可以带动直径为40mm的1号绳轮旋转10圈，从而带动2号大齿轮旋转40圈无碳小车运动分析1.动力分析(1)行驶路程分析：

重物下降的距离设计为400mm，绳轮绕绳部分直径为40mm，因此可以带动绳轮旋转10圈。绳轮通过轴驱动2号大齿轮旋转，2号大齿轮再通过啮合的方式将动能传递给3号小齿轮，3号小齿轮再通过同轴的方式将动能传递给4号大齿轮，4号大齿轮通过啮合的方式传递给5号小齿轮，5号小齿轮同轴相连的就是无碳小车的行进轮。传动比i1=Z2/Z3=10/50=1/5i2=Z4/Z5=10/40=1/4i总=i1*i2=1/20因此重物下降400mm，小车车轮旋转200圈。小车车轮的直径是100mm，周长C=Πd=100Π，重物可使小车车轮旋转200圈，因此小车可以行驶20000Πmm。行驶速度分析：齿轮和地面的摩擦忽略不计：重物做自由落体运动，h=1/2gt²，求得t=√2gh=20√2g。已知小车行驶距离s=20000Π，v=s/t=1000Π/√2g（mm/s）加速度分析：重物与绳轮通过绳子连接，齿轮和地面摩擦力不计，小车加速度a等于重物下落加速度g，因此a=g。2.转向分析：本小车8字转向采用的装置是凸轮+摇杆。凸轮与2号大齿轮相连，2号大齿轮旋转一周小车转向轮的转向完成一个周期。假设无碳小车的运动在一个平面上进行，我们可以使用参数方程来描述其位置。我们使用参数t表示时间，x和y表示车辆在时间t时的坐标。首先，我们定义车辆在x轴上的运动。假设车辆沿着x轴以角速度ω围绕原点旋转，那么x的方程可以表示为：x=A*sin（2ωt），这里，A是运动的振幅，决定了车辆离开原点的距离。然后，我们定义车辆在y轴上的运动。假设车辆沿着y轴以角速度2ω围绕原点旋转，那么y的方程可以表示为：y=B*sin（4ωt），这里，B是运动的振幅，决定了车辆在y轴上的运动范围。最后，我们将x和y的方程组合起来，以得到8字型运动的轨迹方程：x=A*sin（2ωt）y=B*sin（4ωt）在这个方程中，角速度ω决定了运动的速度，振幅A和B决定了车辆的大小和轨迹的形状。因为绕柱半径为1000mm，因此振幅A和B我们设计为1000。A=1000B=1000v=ωr，ω=v/r=Π/√2gt=20√2g课程设计感想在无碳小车设计，制作，调试过程中，使我们在实践中了解体验机械设计生产过程，提高了我们实际的动手能力，增强了我们的专业素养，是我们对于加工工艺，零件设计，机械装配有更加深