绿源-无碳小车设计报告.docx

绿 源 无 碳 小 车 制作设计说明书队名：绿源队 队员:周尚志(队长) 张兴哲 洪世能一、 竞赛设计要求设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换而得到的。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1Kg的标准砝码（5065 mm，碳钢制作）来获得，要求砝码的可下降高度为4002mm。标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。图1为小车示意图。图1 无碳小车示意图要求小车在行走过程中完成所有动作所需的能量均由此给定重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。要求小车为三轮结构。竞赛项目：在300500mm范围内产生一个“8”字型赛道障碍物间距值二、 整体外观设计小车底板设计：小车底板宽度130mm，总长度165mm，底板厚度3mm。重物支撑架设计：采用长度为500mm，直径为5mm，外壁为mm中部为空的钓鱼杆。头上固定了一个两边对称的滑轮。转向装置设计：凸轮直径为 50 mm，长度为 76mm；摇杆长度为： 120 mm，万向铰链，前轮直径为： 42 mm.传动机构：绕线长度L= 900 mm，绕线轴启动直径为 12 mm，驱动直径8 mm三、 转向机构设计转向机构是整个小车的核心部分，选择圆柱凸轮+推杆的转向方式是考虑到只需设计适当的圆柱凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便的优点。转向原理：利用传动比为5：1的一组圆锥齿轮带动凸轮转动，设计合适的圆柱凸轮轮廓，当圆柱凸轮以合适的角速度转动时，带动其顶杆在过渡轮廓区前后移动，在两个极限位置保持静止。推杆和连杆通过万向铰链相连接。连杆和前轮通过固定连接。顶杆将位置的前后移动传递给连杆，连杆的角度和位置变化使得前轮得以达到预期的转向角度。圆柱凸轮设计：曲率半径：P=200mm前后轮距离：d=150mm万向铰链和前轮中心距：L1=35mm设凸轮的最大最想位移为d/2/L1=d/P d=2*L1*d/P=52mm 圆柱凸轮展开图：四、 传动机构设计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，传动机构必需传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等。传动方式：主动轮直接由驱动轴驱动，驱动轴的动力来源于绕绳。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。该小车的设计重点是合理设计绕线轴启动直径和驱动直径的比例关系，是传动效率最高。五、 微调机构设计由于圆柱凸轮比较难加工，尺寸精度的保障难度比较大，因此就必须加上微调机构，对误差进行修正。这是采用微调机构的原因之一，其二是为了调整小车的轨迹（转向半径，周期，方向等），使小车走一条最优的轨迹。微调方式：主要对前轮的位置进行微调。原理是：在相同的转弯角度之下，前轮中心前伸或者后缩都会对曲率半径产生影响。通过旋转微调螺母来调整前轮连杆长度，之后通过顶丝紧固，达到对小车在转向半径，周期，方向等方面的微调。六：车架设计利用solidworks自带的力分析插件做出受力云图，切掉受力小的部分减轻车身重量七:设计感想参与了这次竞赛，让我们感触最深的大学以来第一次将所学的知识和实践很好的衔接起来，极大的锻炼了我们的设计能力，分析能力，计算能力，以及软件操作能力，在很紧的时间内做出一部性能优良的小车确实很有难度，当时设计凸轮时力求设计简单，但没想到带来的确实