S型无碳小车设计
11页 6200字数+说明书+20张CAD图纸【详情如下】
S型无碳小车设计说明书.doc
S无碳小车装配图.dwg
主动轮轴.dwg
主动轮齿轮.dwg
从动轴.dwg
凸轮-锥齿轮.dwg
原动轴.dwg
后轮.dwg
导向轮.dwg
导向轮定位件.dwg
底板.dwg
推杆从动件.dwg
支座2.dwg
无碳小车设计图纸20张.dwg
材料目录.doc
锥齿轮.dwg
目录
摘要3
Abstact4
1. 绪论5
引言：5
1.1小车功能设计要求5
1.2小车整体设计要求5
1.3基本原理6
1.4设计亮点6
2.方案设计6
2.1车架6
2.2原动机构6
2.3.传动机构：7
2.4. 转向机构：7
2.5.行走机构：8
3.计算8
4.结论10
5.参考文献10
摘要
这次设计主题为“无碳小车”。在设计小车过程中特别注重设计的方法，力求通过对命题的分析得到清晰开阔的设计思路；作品的设计做到有系统性规范性和创新性；设计过程中综合考虑材料 、加工 、制造成本等给方面因素。设计中给定一重力势能，根据能量转换原理，设计了一种可将该重力势能转化为机械能并用来驱动小车行走的装置。该小车在自行前行时能够自动避开赛道上每60CM一个的障碍物，此设计的最大特点是将重力势能转化为齿轮的传动，进而根据齿轮的啮合带动驱动轮和转向轮按照既定的路线完成任务。
本方案根据小车功能要求把小车分为车架，原动机构，传动机构，转向机构和执行机构。车架为三角底板式，传动主要采用齿轮传动，转向使用凸轮，行走机构采用单轮驱动实现差速。本文将对无碳小车的设计过程，结构功能特点等进行详细的介绍。
关键词：无碳小车 齿轮啮合 转向机构 单轮驱动
Abstact
The?design?theme?of?carbon free?car.?Special?emphasis?on?the?design?of?the?car?in?the?design,?and?strive?to?be?clear?and?open?design?ideas?through?the?analysis?of?the?proposition;?a?systematic?normative?and?innovative?design?of?the?work?to?do;?materials,?processing,?manufacturing?costs?are?taken?into?account?in?the?design?process?to?the?factors.?Design?given?gravitational?potential?energy,?according?to?the?principle?of?energy?conversion,?designed?the?gravitational?potential?energy?into?mechanical?energy?and?used?to?drive?the?device?of?trolley?travel.?Own?row,?the?car?can?automatically?avoid?60CM?an?obstacle?on?the?track,?the?most?important?feature?of?this?design?is?the?gravitational?potential?energy?into?gear?transmission,?which?according?to?the?meshing?of?the?gears?to?drive?the?drive?wheels?and?steering?wheel?in?accordance?with?the?established?route?complete?the?task.
The?program?required?under?the?car?features?the?car?into?the?frame,?mechanism,?transmission,?steering?and?implementing?agencies.?Frame?triangle?bottom?type,?the?main?drive?gear?transmission,?steering?cam,?single?wheel?drive?running?gear?differential.?This?article?will?carbon-car?design?process,?structural?features?detailed?introduction
Keywords:?carbon-free?car?gear?engagement?steering?the?establishments?wheel?drive
1. 绪论
引言：“环保在身边之‘无碳生活’”一帖在东楚网黄石新闻网发出之后，众多的网游纷纷跟帖支招，各显申通，通过生活中的小细节让人们有意识的减少碳排放。多数网友认为，对社会整体而言，完全“无碳”难以做到，但是有意识的减少碳排放却是随地可做的事，勿因善小而不为，勿因恶小而为之。
随着社会科技的发展，人们的生活水平的提高以及人们环保意识的增强，无碳对于人们来说显得越来越重要，建设无碳社会，使得生活更加的环保，没有任何污染。这个需要我们一起去努力的实现，而无碳小车的设计和发明，使得这个问题被摆在了桌面上供大家研究。
无碳车是比较环保的短途代步工具，节能、经济、方便、环保。因此，在人均拥有汽车比例很高的欧美发达国家，无一例外的自觉提倡推广低碳车。许多的人认为，确保无碳车的便利通达，既是现实的选择也是大势所趋。在当今发达国家，无碳技术被运用到各个领域，例如交通，家庭用具等等，这也是我国当今所要求以及努力的方向。
针对目前的这么一个状况，我设计了无碳小车的模型，利用重力势能转换为机械能，提供了一条新思路，一边更好的解决以上问题
1.1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60cm，放置一个障碍物）。
给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），使用质量为1Kg的重块铅垂下降来获得，落差400mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。且能量有限，小车的机构应当尽量的减少，机构设计越复杂，越复杂，机构越多，小车的效率就会越低，越简单的设计越能将重力势能高效率的应用。
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）。 小车前进的路线具有一定的周期性；考虑到小车转向时候速度有所损失，小车前进的路线是设计要求的最优解
1.2小车整体设计要求
小车设计过程中需要完成：机械设计、工艺方案设计、经济成本分析和工程管理方案设计。命题中的工程管理能力项要求综合考虑材料、加工、制造成本等各方面因素，提出合理的工程规划。设计能力项要求对作品的设计具有创新性和规范性。命题中的制造工艺能力项以要求综合运用加工制造工艺知识的能力为主1.3基本原理
该方案由物块从0.4米高空处垂直下落，通过棉线，滑轮，齿轮系来带动小车先加速再匀速最后减速行驶，再由齿轮，凸轮，连杆从起步开始转向走出正弦曲线，完成小车转向目的。
1.4设计亮点
1，阶梯原动轮：由阶梯形原动轮的半径变化使小车实现先加速后匀速再减速的速度变化，这样有利于小车稳定转向增长小车的前进距离，同时避免了物块下落时对小车造成的冲击，损耗能量，提高了能量的利用率。2，凸轮：凸轮转向使得转向稳定且对能量的消耗较小。3，后轮：后轮直径较大，有利于减少摩擦力进而增大了前进的距离，同时较大的后轮使得小车的稳定性得到提高。
2.方案设计
通过对小车的功能分析，小车需要完成重力势能的转换、驱动自身行走、自动避开障碍物。在这个设计中，最重要的便是传动和转向机构的设计，在这两个设计中，我们要认真比对各个方案的优缺点以及对方案可行性分析。在各项设计中要注意尽量减少中间传动机构的级数，并且使用能量传递效率高的传动方案。同时地面对小车车轮的摩擦力为小车的主要耗能形式，所以要尽量减少车轮与地面的摩阻系数，选用最合适的车轮材料。在设计驱动轮时要保证小车加速—匀速—减速的行驶状态，使得小车的行驶环境最优
2.1车架
对于车架有两种方案(1)骨架式、(2)三角板式。由于需要定位且固定的零件比较多，且车架不用承受很大的力，精度要求比较高，这里采用三角板式车架，这样有利于零件良好的固定在车架上，使得小车的精度提升，并且减小车身震动
2.2原动机构
对于原动机构，主要有(1)链轮式(2)皮带轮式(3)弹簧式(4)绳轮式这四种方案。对于原动机构的具体要求有：1.驱动力适中，不至于小车拐弯的时候由于速度过大而侵犯，或者物块摇晃厉害影响行走。2.到达终点前物块的速度要尽可能的小，避免对小车造成冲击，同时使物块的动能尽可能的转化到小车的驱动前进上，如果物块竖直方向上的速度比较大，物块本身还有较多动能未释放能量，那些能量将浪费。3.机构简单，效率高。就效率和简洁性上来看，这里选择绳轮最优。要实现小车的最优行驶环境，应该从绳轮的直径下手。利用力矩平衡的原理，充分使用物块的重力势能。绳轮的设计采用阶梯型，在最开始绳轮的半径略微大点，使得转矩大于外力矩，实现小车的加速。中间部位利用力矩平衡，使小车匀速行驶。在物块快要到达底端时，使绳轮的直径变小，使得产生的力矩小于外力矩总和，以达到减速的目的。同时可以通过控制棉线绕的圈数来控制小车的加速时间以及加速度以及减速时间。可以通过实验得出最优缠绕方案
2.3.传动机构：
传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶，对传动机构的要求是：传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等。所以有以下方案供参考：1.不用其它额外的传动装置，直接由动力轴驱动轮子和转向机构，此种方式效率最高、结构最简单。在不考虑其它条件时这是最优的方式。2.带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但是其效率及传动精度并不高，所以不适合本小车设计。3.齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定但价格较高。因此在这里优先考虑使用齿轮传动。4.结论
此无碳小车的设计大致合理，由于没有实物进行实验，条件也有限，设计出来的无碳小车还需要在进行实物测试之后进行修改，使得小车的设计最优化。在设计中有过许多种方案的选择，通过查找各种资料，我得出了选择范围的最优方案。同时在这里，首先我要感谢我的指导老师为了我完成毕业设计的无私的关怀以及辛苦的付出。通过做这次的无碳小车的毕业设计，我学到了很多。首先，我从无碳小车的设计理念得到了深深的启发，让我对新能源的关注意愿提升了很多，让我对无碳生活更加的了解。其次，通过做这次的毕业设计，我深深的认识了自己的不足，以前学的知识不成系统，很多东西只知其然不知其所以然导致做毕业设计的时候总是感觉这也不懂那也不清楚，平白的犯下很多错误，在许多问题的处理上只是想当然，时候才发现错误，然后进行补救的时候又要重新计算，有时候碰到一个问题的时候总是纠结于此，结果浪费了一大把的时间，导致设计的效率低下，且设计结果质量也比较低下。对于一些很久没摸的书，其中的内容早已忘了大半，又要开始向看新书一样的开始学习。这都是基础不扎实导致的后果。通过这次的设计，把贯穿了大学的基础以及专业课程基本都过了一遍，让我对知识的印象加深了，同时通过大量的翻阅一些课外书籍，也学到了一些以前没有接触到的东西，也让我明白了做设计不是那么简单的事情，同时也增强了我对所学专业的乐趣和信心。通过这次设计我认识到了了一名设计工程师的前进方向，坚定了我的意志，让我明白通过自己的努力设计出成果时的那一丝满足是多么的让人愉快。在期间，林老师对我的设计做出了多次的指导，帮助我改正许多错误，让我少走了很多的弯路，这让我充分的认识到经验不足的我应该要学习的东西。我将更努力的学习，进步，早日成为一位能顶“一片天”的设计师，让今天的我以母校骄傲，以后的母校以我为荣。
5.参考文献
1.?和铭新、钱可强，机械制图.高等教育出版社.2004.1
2.?钟毅芳等主编.机械设计.华中科技大学出版社.2001.2
3.?石永刚等.凸轮机构设计与应用创新[M].机械工业出版社2007.9
4.?刘鸿文.材料力学.高等教育出版社.2011.1
5.?郑文玮、吴克坚.机械原理.高等教育出版社.1997.7
6.?机械设计手册.机械工业出版社.1986.12
7.?陈于萍、周兆元，互换性与测量技术基础，机械工业出版社，2005.10
8.?蒋晓，AutoCAD2008中文版教程，清华大学出版社，2008.3
9. 黄平等.常用机械零件及其机构图册[M].化学工业出版社1999.9
10. 徐灏主编.机械设计手册[M]．.机械工业出版社，1999.1
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