无碳小车培训-钟文进

1、 无碳小车培训 主讲：钟文进命题分析 1.驱动力：重力势能，1kg（Q235，50mm*65mm ）落差高400mm； 2.车结构：三轮，其中轮导向最大外径30mm 培训类容加工制作材料购买原理分析所需技能 综合考虑材料 、加工 、制造成本等给方面因素 参数化设计 、优化设计 、系统设计等 MATLAB、PROE、AUTOCAD等软件辅助设计制作流程方案设计技术设计制作调试一一、方案设计、方案设计车架原动机构传动机构转动机构行走机构微调机构选择当前条件下最优方案车架 .结构：体积不要过大，.重量要轻；重心要低；轮距适中，注意保持稳定性 材料：有机玻璃（亚克力板）、木板、铝材、POM（赛钢板）原

2、动机构传动机构 传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻。 1. 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、方便安装传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但其效率及传动精度并不高。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。因此在第一种方式不能够满足要求的情况下优先考虑使用齿轮传动。转向机构（关键） 凸轮机构+摇杆 曲柄连杆+摇杆 曲柄摇杆 差速转弯等等凸轮 凸轮：凸轮是具有一定曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。 优点：只需设计适

3、当的凸轮轮廓，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； 缺点：凸轮轮廓加工比较困难。曲柄摇杆 优点：结构较为简单 缺点：凸轮一样有一个滑动的摩擦副，其效率低。其急回特性导致难以设计出较好的机构。曲柄连杆+摇杆 曲柄连杆+摇杆 优点：运动副单位面积所受压力较小，便于润滑，制造方便，已获得较高精度 缺点：一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；机构结构 复杂，工作效率降低，、易发生 自锁的，常用于速度较低的场合。差速转弯 由于两轮子的角速度一样而转动半径不一样，从而使两个轮子的速度不一样，产生了差速，从而实现拐弯避障。 差速转弯，是理论上小车能走的最远

4、的设计方案。 和凸轮同样，对轮子的加工精度要求很高，加工出来后也无法根据需要来调整轮子的尺寸。（由于加工和装配的误差是不可避免的）行走机构 双轮同步驱动必定有轮子会与地面打滑，损失能量大，无法确定其轨迹，不能够有效避免碰到障碍。 双轮差速驱动能较好的减少摩擦损耗，转弯顺畅。由于单向轴承存在侧隙，在主动轮从动轮切换过程中出现误差可能导致运动不准确。 单轮驱动即用一个轮子作为驱动轮，一个为导向轮，另一个为从动轮。就如一辆自行车外加一个车轮一样。效率比利用差速器高，但前进速度不如差速器稳定，传动精度比利用单向轴承高。差速器以达到顺利过弯 类似单车拼上一个轮子 对称分布非对称转弯微调机构 为了调整小车

5、的轨迹（幅值，周期，方向等），使小车走一条最优的轨迹。 调螺母式、滑块式二、技术设计二、技术设计 建立数学模型及参数确定 零部件设计 整体设计建立数学模型及参数确定 能耗规律模型 运动学分析模型 动力学分析模型 灵敏度分析模型 参数确定能耗规律模型采用较大的车轮尽可能轻采用摩阻系数低的材料做车轮尽可能减少小车内部的摩擦损耗，简化机构，充分润滑。运动学分析模型 驱动轮半径 齿轮传动比 驱动轮A与转向轮横向偏距 驱动轮B与转向轮横向偏距 驱动轴（轴2）与转向轮中心距离 曲柄轴（轴1）与转向轮中心距离 曲柄的旋转半径 摇杆长 连杆长 轴的绳轮半径 cossinsincossin)(cos)(coss

6、intancos)sinsin()cos1 (112121112212112222122dayydaxxaayyaaxxdsdydsdxdsdabrrcbcliddrdhdACACABAB动力学分析模型灵敏度分析模型 通过matlab计算得出不同的参数 如导轮初始角度误差、连杆长度误差等参数的误差对轨迹的影响大小，在加工时有意识提高这些部件的加工精度。参数确定 单位：m 转向轮与曲柄轴轴心距 b=0.15; 摇杆长c=0.06; 驱动轮直径D=0.355; 驱动轮A与转向轮横向偏距a1=0.08 驱动轮B与转向轮横向偏距a2=0.08; 驱动轴与转向轮的距离d=0.18; 曲柄长r1=0.01

7、347; 绳轮半径r2=0.006计算分析 克服运行阻力： 车体运行阻力包括惯性阻力和静阻力 惯性阻力（N）=P0 a (小车启动加速度) 静阻力一般包括基本阻力、弯道阻力、坡道阻力、气流阻力等 基本阻力(N)=P0 g w 式中：g 重力加速度；w 运行阻力系数，实验得出经验数据，约0.01。 F0 P0 (a+ g w ) （注意，命题中没有运行时间要求） 地面对小车摩擦阻力Ff ， Ff = P0 g f（摩擦系数） 不打滑条件 F0 Ff = P0 g f能量转化机构 直接转化：重力势能带动轮轴转动； 间接转化：重力势能各种蓄能装置带动轮轴转动； 为减少能量损失，转化步骤越少越好零部件

8、设计 需加工的零件： 1、驱动轴 6061空心铝合金管。外径6mm 内径3mm 2、车轮 聚甲醛板（POM板材）。厚度：8mm，规格尺寸：600*1200mm 3 可购买的标准件： 内径6mm外径10mm带法兰微型轴承整体设计 整体装配图 小车运动仿真分析三、小车制作三、小车制作调试及改进调试及改进 小车制作调试及改进 重心 砝码下降速度 小车前行距离 绳子绕线技巧 整体协调性小车的匀速运动过程 传输功率=转矩X角速度 ，通过一系列的齿轮，带轮，转轴产生转速比，使作用在后轮的转矩和阻尼转矩平衡，物块低速匀速下落。在后轮转轴上安放多个不同半径的带轮，微调转矩，适应不同的环境下阻力的不同。制作多套后轮，微调转矩。改变后轮时，也要相应的改变转向传动轮的大小，同时保持车身水平，适当调整前轮转轴的长度。（现场可实现）材料选购 越秀区大德路 各种轴承、光轴、丝杆、螺丝、导向轮、滑轨、各种板材、铝材、齿轮、弹簧、磁铁、联轴器、加工方法、地点 科联实验室 工程训练中心 代加工