无动力自滑车

无动力自滑车 专业班级 机械设计制造及其自动化 074 班 指导教师 李强 摘要 提出重心位置可前后调节的创新理念 自滑车重心相对靠后 来实现车子的最大滑行距离 在此基础上制作了以制作精密为首要 前提的无动力自滑车 通过精密计算制定出车子各部分尺寸 加工 精细准确 关键词 重心调节 精密计算 精确加工 一 设计目的 通过精密地计算和加工以及重心的可移动调整 设计出自滑车 的整体外形和各部分尺寸 来实现无动力自滑车的最大滑行距离 提高我们自身的动手制作能力 把理论知识运用于实践中去 二 工作原理 1 动力来源 小车自身的重力 2 阻力来源 在空气阻力忽略不计的情况下 小车的阻力主要来自于车轮与 地面的摩擦和车轮轴与轴套间的摩擦 并且这个阻力随车身重量的 增加而增加 3 平衡性 必须保持车的直线运动才能跑的最远 这个与重心的确定和制 作的精度有关 车身的长度和宽度我们采取了接近饱和的设计 这 样有利于车子在跑动中的稳定 有车总重的限制为 3kg 在 40 度的斜坡上 2 米处下滑 车身最 大为 320 200 下面为水泥地面 要求车有美观的外壳 作如此设 计 图 1 小车结构简图 三 设计计算 1 重心的确定 由于我们设计的小车为对称的 外壳的质量可以忽略 所以各 部分的重心可以看做都分布在小车的对称线上 要是以前轮为始端 重心越向后就可以获得更多的重力势能 所以本车的重心在距离前 端约 200 处 如图 2 所示 重心在距离前端的三分之二处 m 0 5kg m 1kg 重心位置 m 1 5kg 图 2 重心位置确定简图 图 3 重心与稳定性图线 根据图 3 图线可知 小车重心越高 跑得越远 而车的稳定性 越差 图中 A 点为两线的交点 也就是距离远又保证稳定性的最佳 点 故小车的重心取在 A 点更合适 这点需要经过多次试验加以调 整 使重心尽量接近此点 2 零件尺寸的确定 轮子的设计是为了减少轮与地面的摩擦力 同时在确保稳定和 不超重的前提下尽量增加轮的重量 因此轮子的直径和轮子的厚度 如下 轮的厚度为 8 前轮直径 70 后轮直径 80 综合轮的厚度和车身宽度 且在满足强度要求和质量限制的条 件下设计轴的尺寸如下 图 4 轴的设计尺寸图 图 5 轴套设计尺寸图 四 加工工艺 1 轴 工序号工序内容设备及工具 1 圆钢下料 14mm 170mm手锯 2 车两端端面 钻两头 3 中心孔 3 粗车 安装三爪卡盘与顶尖 粗车 11mm 外圆 长 164mm 粗车两端 9mm 外圆 长 21mm 粗车两端 7mm 外圆 长 17mm 粗车 10mm 外圆长 102mm 车床 4 热处理调质 230 270HBS 5 精车 安装三爪卡盘与顶尖 精车两端 6mm 外圆 长 17mm 精车 8mm 外圆 长 12mm 车退刀槽 倒角 车床 6 套丝 6mm 至退刀槽车床 7 磨削 双顶尖装夹磨 8 至尺寸 长 12mm 磨床 8 检验 2 轴套 工序号工序内容设备及工具 1 钢块下料 a25mm b25mm c25mm手锯 2 粗铣 a22mm b20mm 19mm铣床 3 精铣台阶高 15mm 宽 10mm铣床 4 精铣轴套通心孔 8mm 保证位置尺寸铣床 5 钻孔 4mm 两个 保证位置尺寸钳工 6 检验 五 设计创新点 1 前后轴间距可调 更方便确定最佳重心位置 2 在保证强度的前提下尽量减轻底板重量 减少轴与轴套之 间的摩擦 3 把整车的重量集中在车轮 而其中后轮的质量占其中的大 部分 这样不仅可以提高车在坡上的重心 而且可以增加车的惯性 参考文献 1 张鬲君主编 金工技术基础 上海东华大学出版社 2003 2 周事权主编 工程实践 华中科技大学出版社 第