【好】新无碳小车说明书收集资料

1、第2章工作原理和设计理论推导 1. 总体结构 无碳小车模型主要由一个转向轮和两个驱动轮以及几个大小齿轮组成，其中小车中 的转向轮，驱动轮，齿轮，支撑块，横杆，木板等如下图所示。 2. 整体结构的初步设定尺寸如下 驱动轮直径D=120mn采用橡胶材料 转向轮直径d=30mm采用橡胶材料 底板厚度e=5mm采用木材 3. 驱动轴及转向轴上轮子的定位介绍 驱动轮采用橡胶结构，轴嵌入轮中，采用过度配合，由于橡胶的弹性性能好，可 以使轴得到纵向及横向的约束。 第3章.无碳小车设计的理路指导 3.1小车的运动原理以及如何实现正余弦曲线 1. 小车的运动原理 重物的牵引带动原动轮轮的转动，原动轮的转动带动齿

2、轮轮，再根据两齿轮之间的 齿轮粘合带动驱动轮和齿轮的转动，带动齿轮盘的转动，从而使方向杆左右运动的同时, 前后运动，杆的偏转，使得转向轮偏转，根据驱动轮轮和转向轮的合运动，小车就可以 按照要求一边行走一边转弯。 梯形原动轮 2. 梯形原动轮的原理 1. 在起始时原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。 2. 起动后，原动轮半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。 3. 当物块距小车很近时，原动轮的半径再次变小，绳子的拉力不足以使原动轮匀速转动, 但是由于物块的惯性，仍会减速下降， 原动轮的半径变小，总转速比提高，小车缓慢减速，直到停止，物块停止下落，正好接 触小车。 初步启

3、动时转矩大约是360N.mm滚动摩擦力大约为F=320N.mm小车可以正常起步。 3.2小车各个尺寸设计的推导: 06O+2Om 无碳小车二维示意图 根据题目中赛道宽度2m以及每间隔1m,放置一个直径20mm高200mm勺弹性障碍圆 棒，以及赛道的大致行走路线（如图四），我组拟定一些实际尺寸的大小以及推导 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图 考虑到要使小车的运动轨迹尽可能沿直线运动 ，绕过的障碍物越多，但又得考虑要 使小车不碰到障碍物，经过我组在各方面的考虑，小车的宽度定为24cm,底板M的厚度为 5mn,小车的长度200mm而转向轮的直径为30mm经网上查得,橡皮轮胎与干地面之间 的动摩

4、擦因素为0.71 0 根据运动轨迹路线，它须偏离直线方向35cm以及两圆柱障碍物的实际距离为 98cm 我们采用Matlab软件模拟得E齿轮半径为10mn,齿轮盘半径为64mn,底板厚度为5mn, 轴1和轴2直径为6mm方向杆的长度为160mm方向杆与齿轮盘的连接点的半径 55mm B齿轮的厚度为20mn, D齿轮的厚度为17mn,转向支撑块中孔的宽高大小为 3-6mm转 向轮和驱动轮的宽度为1cm M=F*R=360N.m由于该车子的运动基本上是匀速运动,所以同轴上的转矩相等,所以D齿 轮的转矩也为60N.m,设其半径为r ,则B、D边缘所受到的力FD=FB=60/r ,所以D齿轮 的转矩为

5、MD=FD*RD=60R/r因为小车是匀速行使，所以物体下降也应该是匀速下降,A齿 轮的转矩：MA=mg*RA=10*10=100N.m, 又根据同一轴上转矩相等,所以B的转矩:MB=MA=100N.n得 RB/rD=3.6。 如何实现正余弦曲线 重物的牵引带动原动轮轮的转动，原动轮的转动带动齿轮轮，再根据两齿轮之间的 齿轮粘合带动驱动轮和齿轮的转动，带动齿轮盘的转动，从而使方向杆左右运动的同时， 前后运动，杆的偏转，使得转向轮偏转，根据驱动轮轮和转向轮的合运动，小车就可以 按照要求一边行走一边转弯。方向杆转动一个周期，小车的转向轮同时也转动了一个周 期。 通过运用matlab计算结果及模拟得

6、到，其行进的路线大体是呈一正玄曲线 Y=0.35sinn x 求导得到在每个位置的转角的正切大小： Y =0.35 n cos n x ; 我们可以得到前轮的最大转角为 36 第3章.转向机构的设计 转向机构简图 采用凸轮推杆转向机构 4.1自由度的计算 平面机构自由度，由于在平面机构中，各构件只做平面运动，所以每个自由机构 只具有三个自由。而每个平面低副（转动副和移动副）个提供两个约束，每个平面高副 只提供一个约束。设平面机构中共有 n个活动构件（机架不是活动构件），在个机构件 尚未用运动副连接时，它们共有3n个自由度。而当个机构用运动副连接之后，设共有 P1个低副和Ph个高副，则它们提供（

7、2P1+Ph个约束，故机构的自由度为 F=3n- (2P1+Ph 机构简图 F=3 n- （2P1+Ph =1 得出此机构的运动可以实现。 4.2齿轮传动 根据本机构选择直尺圆柱齿轮传动。 4.24.齿轮的尺寸计算 齿顶咼 ha ha = h； m 齿根高 hf hf =（h； +c*）m 齿顶圆直径 da d；=d +2h； 齿根圆直径 d f df =d _2hf 孔径 b 齿宽 b b=ddi 第5章计算 1. 齿轮设计 （一）、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 1 ）按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 传动简图 2）、此装置运转速度不高, 故选用7级精度。 3） 、材料选

8、择。齿条材料为40钢（常化），硬度为200HBS齿轮材料为ZG310-570 硬度为160HBS二者材料硬度差为40HBS 4）、齿轮齿数 z仁 17 z2=z1*3.6=61 2）初步设计齿轮主要尺寸 （1）设计准则：先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核 （2）按齿面接触疲劳强度设计，即 dit 1确定公式内的各计算数值 I .试选载荷系数Kt二1.3。 n.计算小齿轮传递的转矩 T 95.5 105P Ti =L =360N mm n2 机械设计表 10-7选取齿宽系数“ d =1 IV .由 机械设计表 机械设计图 1 10-6查得材料的弹性影响系数 ZE=188MPa2。

9、 10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ht = 320MPa ；大齿轮的接触疲劳强度极限 H lim2 =270MPa 弋.计算应力循环次数 Ni = 60n2jLh = 1.037 109 N18 N2 八0.288 10 （假设的转速为240r/min ） I VD.由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数Khn 0.92 ； Khn2二0.94 Vffl .计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%安全系数S=1 K HN lim1 ；H 1 = 294.4MPa S 二H2 二 K-N2r|m2 = 253.8MPa S 2.计算 i .试算小齿轮分度圆直径d1t，代入二-

10、中较小的值 % K2.32J* 型()2 =16mm d u匸- n .计算圆周速度v。 Hd1tn2 i v0.2 ms 60 1000 川.计算齿宽b。 b =:d d1t 二 16mm b iv.计算齿宽与齿高之比- h d1t 模数 g 二 0.94mm z1 齿高 h =2.25mt =2.12mm b =7.6 V.计算载荷系数 根据v = 0.2m s, 7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数Kv =1.02 ； 直齿轮，Kh：.二心：.二1 ; 由机械设计表10-2查得使用系数Ka = 1 ； 由机械设计表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称分布时, S -1

11、.423 ； b 由一=7.6，心：九423查机械设计图10-13得心1.51 h 故载荷系数 K 二 KaKvKh：Kh ： - 1.452 W .按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 dt 二 d1t316.50mm i Kt VD.计算模数 dt门“ m - = 0.97mm Z1 (3) .按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 mA 3(YFaYSa) 、dZ：升 1.确定公式内的各计算数值 I .由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 二fe1 =260MPa ；大齿 轮的弯曲强度极限-fe220MPa ； n .由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数Kfn1二0

12、.87 , Kfn2二0.90 ; 川.计算弯曲疲劳许用应力； 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，有 =1 二 KF1*1 =165.28MPa ；十】2 二 Kfn茁fe2 =i4i.42MPa S IV.计算载荷系数K ; K 二 KaKvKf： 九54 V .查取齿形系数； 齿形系数YFa及应力校正系数 z(z1222222 V) 17 19 1 2 8 0 2 2 2 2 2. 2. YFa 97 9 85 8 7 7 1 0 6 2 1 1 1 1 1. 1. YSa 52 5 545 5 5 3 5 6 7 z(z 3 4 5 6 30 40 v) 5 5 0 0 2 2 2 2 2.

13、 2. YFa 52 4 40 3 3 2 5 5 2 8 1 1 1 1 1. 1. YSa 62 6 67 6 7 7 5 5 8 0 3 注：1)基准齿形的参数为a =20 23 4 5 26 7 28 29 2 2 2 2. . . 2. . 2. 2.53 69 6 6 60 5 55 5 2 7 1 1 1 1. 1. 1. 57 5 5 59 6 61 1.62 5 8 9 5 0 1 8 9 10 20 70 0 0 0 5 0 oo 0 2 2 2 2. . . 2. . 2. 2.06 24 2 2 18 1 12 2 0 4 1 1 1 1. 1. . . 1. . 86

14、 1.97 75 7 7 79 8 5 7 8 3 2)对内齿轮：当a =20 由表查得 YFa1 二 2.97 ； YFa2 二 2.28 m.查取应力校正系数； 由表查得 Ysal = 1 .52 ； Ysa2 = 1 .73 Y Y VD .计算大、小齿轮的：并加以比较; Pf 嗇=0027313 晋027891 大齿轮的数值较大。 Mi，=0.48mm r -dZi2 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m大于由齿根弯曲疲劳强度计 算的模数，由于齿轮的模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面 接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关，可

15、取由 弯曲强度算得的模数0.48并就近圆整为标准值 m = 0.5mm，按接触强度算得的分度 圆直径，算出小齿轮齿数 * 乙33 m 大齿轮齿数，取Z2 =119 0 (4) .几个尺寸计算 1.计算分度圆直径 d, = m = 16.5mm d2 = z2m = 59.5mm 2.计算中心距 d1 d2 a - -二 38mm 2 3.计算齿轮宽度 b =心 dd 16.5mm 取 B2 = 17mm, B = 20mm。 各齿轮的参数如下： B齿轮 Z=33 分度圆直径D=16.5mm模数m=0.5齿轮宽度B120mm D齿轮 Z=119 分度圆直径D=59.5 模数m=0.5齿轮宽度 B

16、 17mm 由于转轴中的小齿轮如果满足弯曲及疲劳强度的话，同轴上的其他齿轮无需进行强 度校核，设定其他齿轮参数如下： E齿轮 Z=24 分度圆直径D=20mm 模数=1.25齿轮宽度B=8mm F齿轮盘 Z=113 模数=1.25齿轮宽度B=8mm 2. 能量利用率及效率的计算 1. 本设计的能量转换路线如下 重力势能f原动轮动能f齿轮动能f驱动轮转动 一转向轮转向 其中转换的步骤越少，其能量的损失越小。 2. 效率分析 小车的总效率，包括机械传动效率和能量转化效率 本设计中重物的下降时匀速的 绳带动原动轮转动，可看做带传动效率 =0.95 齿轮传动 从齿轮设计的角度讲，影响齿轮传动效率的因素主要是啮合角的大小和齿根滑动率的大 小。另外，齿轮加工精度、齿面粗糙度、装配等，都可以影响到齿轮传动效率的 =0.98 得出其机构的总机械率大约为 =0.82 3.