无碳小车设计说5.(完整版)docx

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流无碳小车设计说5.(完整版)docx.精品文档.无碳小车无碳小车设计说明u 构架部分u 转向部分u 驱动部分u 细节零件部分u 制造材料(一) 构架部分支架与转动轴连接部分用轴承连接，轴承固定在与支架一起成型的耳上。1. 车身采用三轮结构（一个转向轮，两个驱动轮），为减轻车身重量，减小摩擦的损耗，整个车身基本由支架构成，重物下落处由细绳织成网，同时还能起到减轻因碰撞而损失能量的作用。2. 重物落差0.5米，物重1kg.3. 车身为梯形结构4. 载重物置于梯形原动轮正下方，即车的中心部分，由支架固定，这样一方面为了保持车身的平衡，另一方面为了节

2、省空间，使车身体积尽可能的小。(二) 驱动部分1. 驱动原理绳的拉力为动力，将物块下落的势能尽可能多的转换为小车的动能，进而克服阻力做功，推动小车。 设计梯形原动轮r,带轮传动比为i=4,后轮驱动轮半径为r4=30mm,重 下落加速度为a1,车前进加速度为a2,则对重物受力有： T mg=9.8NT-mg=ma1 忽略其它微小因素，力矩平衡有（设车前进的驱动力为F） Tr=iFr4设路面对车的摩擦力为f,车身重为M（粗略估计M=3Kg）,摩擦系数取0.02则f= Mg F-f=Ma2 故使重物先做变加速运动，然后做变减速运动，小车先加速后匀速最后减速，且最后减速过程为减小重物下落到最低点时与车

3、身发身碰撞损失能量，所以使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，重物减速下落，车减速继续前进。可设车减速的加速度为a,为使小车下落后不脱离车身，则如上图受力分析知=-0.17m/s,故由以上推理可设计rmax = 30mm rmin= 5mm r中 =10mm2. 梯形原动轮 80mm左视图 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，

4、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3. 带轮传动1) 主动轮半径 R1=40mm 厚度d1=10mm从动轮半径 R2=10mm 厚度d2=10mm2) 为尽可能减小因带传动时摩擦做功消耗能力，故带轮传动设计为同步带传动，同时为尽可能减轻车身重量，带轮由工程塑料加工制成。4. 驱动轮和转向轮设计驱动轮 直径1=60mm 厚度 d=10mm转向轮 直径2=30mm 厚度 d3=10mm加工原材料均为工程塑料5. 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。同时制作多套后轮，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

5、水平，适当调整前轮转轴的长度。（现场可实现）(三) 转向部分原理：以固定在驱动轴上的凸轮控制前轮的左右有周期的摆动，达到控制转向的目的。1，前轮固定轴承设计此设计可活动固定与凸轮相连的顶针，方便对实际路线的优化。2，顶针设计滚子采用与弹簧配合的直动顶针，避免摆动顶针压力大及摆动耗能等缺点。顶针与凸轮连接的一端，采用滚子滑动，减少摩擦损耗。3，凸轮设计形状：椭圆状凸轮，曲线缓和，适合低速机械运动。路线与凸轮的配合A路线设计1m0.1m根据实际情况，设定小车绕过障碍物时，距其0.1m，则设路线方程为y=sinax+0.1。并将点（1,0.1）代入方程，得到路线方程为y=sin0.1x+0.1。对一

6、个周期内的路线积分得S1=。B凸轮轮廓设计50mm50mm根据实际路线，凸轮基圆半径设计为50mm，最大落差为150mm。对凸轮轮廓积分得轮廓总长s2。C要求s1与s2成整数比关系。D进行实地试验，对凸轮与路线的配合进行优化(四) 细节零件部分 轴 因各零件质量都相对较轻，轴本身所需承受的压力和扭力也不太大，且考虑到车身重量问题，故驱动轴和原动轴均可用工程塑料加工而成。原动轴 长 L1=170mm 直径d1=10mm驱动轴 长 L2=240mm 直径d2=10mm 轴承 深沟球滚动轴承 GB/T 276-1994 2B/3 A d B/6 DB d=1omm D=30mm B=9mm 滑轮 内

7、径d=10mm 外径D=50mm 细绳(五) 制造材料整个小车制作的选材除部分标准零件，如轴承，系绳，滑轮等外，其它结构都由工程塑料加工制造而成。采用工程塑料，有如下优点：A. 工程塑料具有低密度性，可以尽可能减轻车身重量。B. 金属比较于塑料最大的优点之一就是它们具有很高的硬度（平均值比较要比塑料的高8倍）。然而，在考虑到车身重量相对较小，所需承受力不大的情况下，并不需要这么高的硬度。，此时工程塑料更适合。C. 设计的灵活性D. 不使用润滑自润滑性小车制作所需材料为轴承5个，半径30mm轮两个、半径15mm轮一个、滑轮一个、轴(10 l=130mm)一根、凸轮、梯形原动轮、同步轮、轴(10

8、l=240mm)一根、原动轮、车身支架一副、支撑杆一副以及弹簧，细线等部件。成本分析鉴于工程塑料的各种优良性能，我们小组选用其为小车支架材料。具体选用其中的通用塑料pc为材。市场价格为32元/kg。我们预估材料损耗率为50%左右，则总需原料2kg，共64元。轴承市场价格从1元到10元不等，深沟球滚动轴承 GB/T 276-1994价位在4元到8元左右，这里单价估计为5元。所以小车的总计材料成本价格为：工程塑料原料64+轴承5元5+弹簧3元+细线2元+传动带1元=96元加工工艺驱动轴和原动轴工步工步内容及要求主轴转速（r/min）切削速度(m/min)轴向进给量mm/r径向进给量mm/r走刀次数

9、1粗车端面15064.40.512半精车端面15067.40.2513粗车外圆到F10.5mm35090.50.50.534精车外圆到F10mm4001250.250.252凸轮轴序号工序名称工序内容定位基准设备2 铣端面钻中心孔 毛坯外圆 中心孔机床3 粗车外圆 顶尖孔 多刀半自动车床4 精车外圆 精车各外圆并切槽、倒角 锥堵顶尖孔数控车床5 铣键槽 凸 轮，齿轮键槽 端面，外圆 立式铣床6 钳工 端面孔去锐边倒角，去毛刺 7 检验 按图样要求全部检验带轮凸轮：根据转向部分中的凸轮轮廓设计，根据实际重量确定，通过铸工制成。梯形原动轮：根据实际重量确定，通过铸造和钳工制成。转向轮和驱动轮：材料选用塑料，通过铸造