无碳小车报告书模板.doc

目 录1结构设计1.1结构组成1.2工作原理2力学分析2.1运动分析2.2动力学分析2.3强度校核3 材料及成本分析4 参考文献1结构设计1.1结构组成该车有两部分组成，分为前车身和后车身，前车身放配载荷，后车身为驱动车身。其结构如图构件1-9构成车身的框架，其中4,5,6的作用是使车身稳定，构件10为支架，为重物下落提供一定高度，构件11的作用是重物下落时使构件10能稳定存在，不发生倾斜。1.2工作原理重力势能转化为动能，重物由支架顶端下落，联接重物的绳子被拉伸，绳子通过滑轮绕在轴上，绳子拉伸带动轴转动，小车产生动能。当重物下落到小车框架上是，由于框架有空隙，重物会落在地上，这时后车身由于重物的原因停止前进，前车身由于惯性将继续前进，但是小车减小了摩擦阻力，走的更远。2力学分析2.1运动分析驱动 , 转矩,轮的转矩，初始时摩擦力为静摩擦力，为了使小车运动，原动力f要大于最大静摩擦力，拉力F一定，轮的转矩，越大，原动力越大，越大，初始角加速度就越大，转动的就越快车启动的就快。运动时，M物g= F +m物a线+ F阻, 随着速度增加，F阻先减小，a线增加， a轮增加，轮的转矩M增加，原动力与 F成正比，F增加；也就是说F与a线的变化一致，随着速度增加， F阻逐渐增加， a线减小， F减小，轮的转矩，原动力与 F成正比的比例减小，那么减小的更多，逐渐等于阻尼转矩，小车做匀速直线运动。当线绕时，原动力小于原动转矩已经小于阻尼转矩， a线从0开始减小，但是由于惯性小车依然运动，重块减速下落碰撞产生的能量损失较小。重物落下后仍然存在惯性，从车的整体考虑，前后车身分离，车身轻阻力小，a轮小，V一定时，车走的距离远。2.2动力学分析物块的重力势能转变成车的动能重物下落过程，由于绳子的拉伸带动小车前进，在给定重物下落距离的情况下，小车行驶的距离与绕绳轴的直径和车轮的直径有关，对于本车h=500mm，由于绕绳的原因取=4mm，行驶的路程=n2R,其中n为500 mm绳子绕驱动轴的圈数，R为轮子的半径，R=60mm,=7.9m当重物下落到框架上时， 表示小车和配载荷的质量，M表示重物的质量，小车和配载荷的速度为，重物的速度为V，Mgh=+T=R = =+= T=N经运动分析可知，重物下落过程中小车在很长一段时间为匀速直线运动，小车本身为平衡体系，所以N等于小车和配载荷及物块的总质量 N=17.64N表示滚动摩擦系数 查表得=2.5mm解得=25.7rad/s=1.54m/s当物块落在框架上后，前后车身分离，小车和配载荷的动能转换为它的滚动摩擦能=2 2=37.4=2.9mS=+S=10.4m小车所走的总距离约为10.4 米2.3强度校核根据运动分析可知，静止时，小车各构件所承受的内力最大，其中构件2和构件3为危险构件，对其进行校核首先分析滑轮，受力如图M=1kgF=Mg ，F=9.8N=19.6N，其次分析支撑滑轮的两支杆受力如图=9.8N，然后分析构件1，建立力学模型，把车身的质量看成均布载荷，其受力如图，其中0.2N为轴承的重量计算的=6.7N =3.36N 再分析构件2，建立力学模型，其受力如图F=1.8N=8mmT=39.2Nmm力偶矩如图显然截面B为危险截面，于是根据第三强度理论可知= 13.75 MPa对构件3进行受力分析，建立力学模型，受力如图m=390g=mg =3.92N，根据计算的=3.14N 对构件4进行受力分析=5.2N =1.3N 构件4所受的力偶矩如图=7.35MPa3材料及成本分析白卡纸 3元线 9元木棍 7元轴承 14元502胶水 3元共计 36元4 参考文献1王永岩.理论力学M.第1版. 北京：煤炭工业出版社，1997.2单辉组.材料力学教程M. 第1版. 北京：高等教育出版社，2004.3朱伯钦，周竞欧，许哲明.结构力学M. 第2版. 上海：同济大学出版社，2004.4王春华，何凡