S型無碳小車設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目錄 摘要 . 2 . 3 1. 緒論 . 4 引言： . 4 車功能設(shè)計(jì)要求 . 4 車整體設(shè)計(jì)要求 . 4 本原理 . 5 計(jì)亮點(diǎn) . 5 . 5 架 . 5 動(dòng)機(jī)構(gòu) . 5 . 6 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) ： . 6 . 7 . 7 . 9 文獻(xiàn) . 9 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘要 這次設(shè)計(jì) 主題為“無碳小車”。在設(shè)計(jì)小車過程中特別注重設(shè)計(jì)的方法，力求通過對(duì)命題的分析得到清晰開闊的設(shè)計(jì)思路；作品的設(shè)計(jì)做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性；設(shè)計(jì)過程中綜合考慮材料 、加工 、制造成本等給方面因素。 設(shè)計(jì)中給定一重力勢(shì)能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計(jì)了一種可將該重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并用來驅(qū)動(dòng)小車行走的裝置。該小車在自行前行時(shí)能夠自動(dòng)避開賽道上每 60設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)是將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為齒輪的傳動(dòng)，進(jìn)而根據(jù)齒輪的 嚙合帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向輪按照既定的路線完成任務(wù)。 本方案根據(jù)小車功能要求把小車分為車架，原動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。車架為三角底板式，傳動(dòng)主要采用齒輪傳動(dòng)，轉(zhuǎn)向使用凸輪，行走機(jī)構(gòu)采用單輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)差速 。本文將對(duì)無碳小車的設(shè)計(jì)過程，結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)等進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 關(guān)鍵詞： 無碳小車 齒輪嚙合 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 單輪驅(qū)動(dòng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 he on of in to be of a of to in to to of to of 0CM an on of is to of to in 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1. 緒論 引言： “環(huán)保在身邊之無碳生活”一帖在東楚網(wǎng)黃石新聞網(wǎng)發(fā)出之后，眾多的網(wǎng)游紛紛跟帖 支招，各顯申通，通過生活中的小細(xì)節(jié)讓人們有意識(shí)的減少碳排放。多數(shù)網(wǎng)友認(rèn)為，對(duì)社會(huì)整體而言，完全“無碳”難以做到，但是有意識(shí)的減少碳排放卻是隨地可做的事，勿因善小而不為，勿因惡小而為之。 隨著 社會(huì)科技的發(fā)展，人們的生活水平的提高以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，無碳對(duì)于人們來說顯得越來越重要，建設(shè)無碳社會(huì)，使得生活更加的環(huán)保，沒有任何污染。這個(gè)需要我們一起去努力的實(shí)現(xiàn)，而無碳小車的設(shè)計(jì)和發(fā)明，使得這個(gè)問題被擺在了桌面上供大家研究。 無碳車是比較環(huán)保的短途代步工具，節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、方便、環(huán)保。因此，在人均擁有汽車比例很高的歐 美發(fā)達(dá)國家，無一例外的自覺提倡推廣低碳車。許多的人認(rèn)為，確保無碳車的便利通達(dá)，既是現(xiàn)實(shí)的選擇也是大勢(shì)所趨。在當(dāng)今發(fā)達(dá)國家，無碳技術(shù)被運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，例如交通，家庭用具等等，這也是我國當(dāng)今所要求以及努力的方向。 針對(duì)目前的這么一個(gè)狀況，我設(shè)計(jì)了無碳小車的模型，利用重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，提供了一條新思路，一邊更好的解決以上問題 給定一重力勢(shì)能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計(jì)一種可將該重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來驅(qū)動(dòng)小車行走的裝置。該自行小車在前行時(shí)能夠自動(dòng)避開賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔 60置一個(gè)障礙物）。 給定重力勢(shì)能為 4焦耳（取 g=10m/使用質(zhì)量為 1差 400塊落下后，須被小車承載并同小車一起運(yùn)動(dòng)，不允許掉落。且能量有限，小車的機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡量的減少，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)越復(fù)雜，越復(fù)雜，機(jī)構(gòu)越多，小車的效率就會(huì)越低，越簡單的設(shè)計(jì)越能將重力勢(shì)能高效率的應(yīng)用。 要求小車前行過程中完成的所有動(dòng)作所需的能量均由此能量轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式。小車要求采用三輪結(jié)構(gòu)（ 1 個(gè)轉(zhuǎn)向輪， 2 個(gè)驅(qū)動(dòng)輪）。 小車前進(jìn)的路線具有一定的周期性；考慮到小車轉(zhuǎn)向時(shí)候速度有所損失， 小車前進(jìn)的路線是設(shè)計(jì)要求的最優(yōu)解 小車設(shè)計(jì)過程中需要完成：機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝方案設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)成本分析和工程管理方案設(shè)計(jì)。命題中的工程管理能力項(xiàng)要求綜合考慮材料、加工、制造成本等各方面因素，提出合理的工程規(guī)劃。設(shè)計(jì)能力項(xiàng)要求對(duì)作品的設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性和規(guī)范性。命題中的制造工藝能力項(xiàng)以要求綜合運(yùn)用加工制造工藝知識(shí)的能力為 主 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 該方案由物塊從 過棉線，滑輪，齒輪系來帶動(dòng)小車先加速再勻速最后減速行駛， 再由齒輪，凸輪，連桿從起步開始轉(zhuǎn)向走出正弦曲線，完成小車轉(zhuǎn)向目的。 1，階梯原動(dòng)輪：由階梯形原動(dòng)輪的半徑變化使小車實(shí)現(xiàn)先加速后勻速再減速的速度變化，這樣有利于小車穩(wěn)定轉(zhuǎn)向增長小車的前進(jìn)距離，同時(shí)避免了物塊下落時(shí)對(duì)小車造成的沖擊，損耗能量，提高了能量的利用率。 2，凸輪：凸輪轉(zhuǎn)向使得轉(zhuǎn)向穩(wěn)定且對(duì)能量的消耗較小。 3，后輪：后輪直徑較大，有利于減少摩擦力進(jìn)而增大了前進(jìn)的距離，同時(shí)較大的后輪使得小車的穩(wěn)定性得到提高。 通過對(duì)小車的功能分析，小車需要完成重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)自身行走、自動(dòng) 避開障礙物。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中，最重要的便是傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在這兩個(gè)設(shè)計(jì)中，我們要認(rèn)真比對(duì)各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及對(duì)方案可行性分析。在各項(xiàng)設(shè)計(jì)中要注意盡量減少中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)，并且使用能量傳遞效率高的傳動(dòng)方案。同時(shí)地面對(duì)小車車輪的摩擦力為小車的主要耗能形式，所以要盡量減少車輪與地面的摩阻系數(shù)，選用最合適的車輪材料。 在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪時(shí)要保證小車加速 勻速 減速的行駛狀態(tài)，使得小車的行駛環(huán)境最優(yōu)。 對(duì)于車架有兩種方案 (1)骨架式、 (2)三角板式。由于需要定位且固定的零件比較多，且車架不用承受很大的力，精度 要求 比較 高，這里采用三角板式車架 ，這樣有利于零件良好的固定在車架上，使得小車的精度提升，并且減小車身震動(dòng) 對(duì)于原動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要有 (1)鏈輪式 (2)皮帶輪式 (3)彈簧式 (4)繩輪式這四種方買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 案。對(duì)于原動(dòng)機(jī)構(gòu)的具體要求有： 至于小車拐彎的時(shí)候由于速度過大而侵犯，或者物塊搖晃厲害影響行走。 免對(duì)小車造成沖擊，同時(shí)使物塊的動(dòng)能盡可能的轉(zhuǎn)化到小車的驅(qū)動(dòng)前進(jìn)上，如果物塊豎直方向上的速度比較大，物塊本身還有較多動(dòng)能未釋放能量，那些能量將浪費(fèi)。 效率高。就效率和簡潔性上來看，這里選擇繩輪最優(yōu)。 要實(shí)現(xiàn)小車的最優(yōu)行駛環(huán)境，應(yīng)該從繩輪的直徑下手。利用力矩平衡的原理，充分使用物塊的重力勢(shì)能。繩輪的設(shè)計(jì)采用階梯型，在最開始繩輪的半徑略微大點(diǎn)，使得轉(zhuǎn)矩大于外力矩，實(shí)現(xiàn)小車的加速。中間部位利用力矩平衡，使小車勻速行駛。在物塊快要到達(dá)底端時(shí)，使繩輪的直徑變小，使得產(chǎn)生的力矩小于外力矩總和，以達(dá)到減速的目的。同時(shí)可以通過控制棉線繞的圈數(shù)來控制小車的加速時(shí)間以及加速度以及減速時(shí)間。可以通過實(shí)驗(yàn)得出最優(yōu)纏繞方案 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的功能是把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輪上。要使小車行駛的更遠(yuǎn)及按設(shè)計(jì)的軌道精確地行駛， 對(duì) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的要求是： 傳遞效率高、傳動(dòng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單重量輕等。 所以有以下方案供參考： 接由動(dòng)力軸驅(qū)動(dòng)輪子和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡單。在不考慮其它條件時(shí)這是最優(yōu)的方式。 動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉、緩沖吸震等特點(diǎn)但 是其效率及傳動(dòng)精度并不高，所以 不適合本小車設(shè)計(jì)。 構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動(dòng)比穩(wěn)定但價(jià)格較高。因此在 這里 優(yōu)先考慮使用齒輪傳動(dòng) 。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) ： 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車設(shè)計(jì)的 關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡單等基本條件，同時(shí)還需要有特殊的運(yùn)動(dòng)特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滿足要求的 預(yù)定軌道運(yùn)動(dòng) ，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)拐彎避障的功能。 供選擇來 實(shí)現(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)有：曲柄連桿 +搖桿、曲柄搖桿、凸輪機(jī)構(gòu) +搖桿等等。 (1)凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)， 是通過高副接觸可以使從動(dòng)件獲得 任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得到任意的預(yù)期 運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便；缺點(diǎn)：凸輪輪廓加工比較困難，價(jià)格 貴。 (2)曲柄連桿 +搖桿 : 優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來保持接觸。缺點(diǎn)：一般情況下只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡，且設(shè)計(jì)較為復(fù)雜； 如果 給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)雜時(shí)，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù) 目 往往 會(huì) 比較多，這樣就使得 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性 大大 增加，而且機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)制造、安裝誤差的敏感性增加；機(jī)構(gòu)中做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件所 產(chǎn) 生的慣性力難以平衡，在高速時(shí)將引起較大的振動(dòng)，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場(chǎng)合。 (3)曲柄搖桿 :結(jié)構(gòu)較為簡單， 但是 其效率低。其急回特性導(dǎo)致難以設(shè)計(jì)出較好的機(jī)構(gòu)。 綜上所述，選擇凸輪具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，導(dǎo)向精確的優(yōu)點(diǎn)。所以這里選擇凸輪作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 行走機(jī)構(gòu)即為三個(gè)輪子，輪子 有 厚薄 、 大小 、 材料 各不相同 ， 需要綜合考慮。 有摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為 對(duì)于相同的材料 為一定值。 而滾動(dòng)摩擦阻力 ，所以輪子越大小車受到的阻力越小，因此能夠走的更遠(yuǎn)。但由于加工問題材料問題安裝問題等等具體尺寸需要進(jìn)一步分析確定。 由于小車是沿著曲線前進(jìn)的，后輪必定會(huì)產(chǎn)生差速。對(duì)于后輪可以采用雙輪同步驅(qū)動(dòng)，雙輪差速驅(qū)動(dòng)，單輪驅(qū)動(dòng)。 雙輪同步驅(qū)動(dòng)必定有輪子會(huì)與地面打滑，由于滑動(dòng)摩擦遠(yuǎn)比滾動(dòng)摩擦大會(huì)損失大量能量，同時(shí)小車前進(jìn)受到過多的約束，無法確定其軌跡，不能夠有效 避免碰到障礙。 而 雙輪差速驅(qū)動(dòng)可以避免雙輪同步驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)的問題，可以通過差速器或單向軸承來實(shí)現(xiàn)差速。差速器能較好的減少摩擦損耗，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn) 所需 要 的運(yùn)動(dòng) ，但是環(huán)節(jié)較多，效率相對(duì)較低 。單向軸承實(shí)現(xiàn)差速的原理是但其中一個(gè)輪子速度較大時(shí)便成為從動(dòng)輪，速度較慢的輪子成為主動(dòng)輪，這樣交替變換著。但由于單向軸承存在側(cè)隙，在主動(dòng)輪從動(dòng)輪切換過程中出現(xiàn)誤差導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確，但影響有多大會(huì)不會(huì)影響小車的功能還需進(jìn)一步分析。 單 輪驅(qū)動(dòng)即只利用一個(gè)輪子作為驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)為導(dǎo)向輪，另一個(gè)為從動(dòng)輪，就如 三輪車 一樣。從動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)輪間的差速 是 依 靠與地面的運(yùn)動(dòng)約束確定的。 這種驅(qū)動(dòng)的 效率比利用差速器高，但前進(jìn)速度不如差速器穩(wěn)定，傳動(dòng)精度比利用單向軸承高。 綜上所述行走機(jī)構(gòu)的輪子應(yīng)有恰當(dāng)?shù)某叽纾?驅(qū)動(dòng) 采用單輪驅(qū)動(dòng)。 理想情況下認(rèn)為重塊的重力勢(shì)能都用在小車克服阻力前進(jìn)上，為了簡化分析，先不考慮小車內(nèi)部的能耗機(jī)理。設(shè)小車能量的傳遞效率為 ，則有： 31* m g ， 31g 其中 第 i 個(gè)輪子對(duì)地面的壓力， 第 i 個(gè)輪子的半徑， 第 i 個(gè)輪子行走的距離， M 為小車的總質(zhì)量。 通過查閱資料可以知道摩阻系數(shù)對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)影響非常顯著，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意輪子的材料，讓輪子的剛度盡可能的大，與地面的摩阻系數(shù)盡可能小。 傳動(dòng)比的確定：首先估算小車的總質(zhì)量為 M，則有小車受到的總摩擦力為0 *f ， 則小車的最大行駛距離為 : *0f *S 即 S=0。 計(jì)算小車買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)一圈走的距離為 L=2,一個(gè)周期為 正弦曲線的長度為 X，則驅(qū)動(dòng)輪與凸輪之間的傳動(dòng)比為 i=S/L= 12* 重物以加速度向下加速運(yùn)動(dòng)，繩子拉力為 T ，有 ： )( 產(chǎn)生的扭矩 M=T*r，驅(qū)動(dòng)輪收到的力矩 1M ,凸輪收到的扭矩為 2M ， 1N 為驅(qū)動(dòng)輪 1 受到的壓力， 1F 為驅(qū)動(dòng)輪 1 提供的動(dòng)力 ，則有： 1 2 2* （其中 2 是考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)） 1 1 1*M N F R（ R 為驅(qū)動(dòng)輪半徑） 轉(zhuǎn)向時(shí) 導(dǎo) 向 輪 的 摩 擦 力 為 3 * , 所 以 凸 輪 受 到 的 轉(zhuǎn) 矩 為23* * *M f l N l 。由于凸輪 以錐齒輪受到的轉(zhuǎn)矩也為 2M ，原動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)矩為 23 2MM i ,由此可以得出小車的原動(dòng)繩輪受到的轉(zhuǎn)矩為 1031（其中 1i 和 2i 為相應(yīng)齒輪的傳動(dòng)比）。由 1R = 0M 可以求出原動(dòng)繩輪的半徑 1R 。 綜合上述公式，可以得出 : 1i =1:6，； 2 i =1:=8 對(duì)于軸來 說， 要確定軸的直徑先選定材料，由于在這個(gè)設(shè)計(jì)中，軸承受的載荷相對(duì)來說不是很大，但是由于傳動(dòng)精度要求較高，并且要求各個(gè)環(huán)節(jié)損耗的摩擦以及受到彎曲應(yīng)力導(dǎo)致軸線彎曲形成的震動(dòng)等不必要的能量損失盡量降低，所以對(duì)于軸的材料要求需要一定的剛度，在這個(gè)設(shè)計(jì)中我選擇了 45 號(hào)鋼。軸上受到的力大致有傳遞的轉(zhuǎn)矩、齒輪的圓周力，徑向力，齒輪的軸向力以及車輪受到的摩擦轉(zhuǎn)矩。 45 號(hào)鋼的機(jī)械性能由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 b =650s =360 1 =3001 =155 1 b =60取 C=110，則 C 3其軸徑增加 4% 5%。再圓整得到各個(gè)軸的直徑 . 對(duì)于齒輪來說， 一般選用壓力 角為 20的齒輪。 由于傳動(dòng)比已經(jīng)確定，需要根據(jù)合理規(guī)劃軸心矩 ，從而 確定模數(shù)， 而后根據(jù)兩齒輪的傳動(dòng)比 確定各個(gè)齒輪的分度圓直徑，后查表和根據(jù) 1 ， c=算齒輪的各項(xiàng)參數(shù)。 如：齒頂高，齒根高 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 參數(shù)確定：單位 向輪與從動(dòng)件的中心距為 10動(dòng)輪直徑 D=60；導(dǎo)向輪直徑 d=15；繩輪半徑 R=8；底板寬度為 156長度為 155。 零部件工藝設(shè)計(jì)： 45 鋼機(jī)加工而成。 進(jìn)行機(jī)加工提高表面的精度使其表面光滑，降低摩擦 阻。 3 圓柱直尺齒輪兩對(duì)，壓力角為 20。一對(duì)為 m=齒輪：齒數(shù) Z=20，齒厚為 6;大齒輪：齒數(shù) Z=120,齒厚為 6。另一對(duì)為 m=齒輪齒數(shù) Z=20,大齒輪齒數(shù) Z=48。 齒數(shù)都是 48， m=厚為 b=以直接購買 及軸承支座 選用高硬度鋁合金 此無碳小車的設(shè)計(jì)大致合理，由于沒有實(shí)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，條件也有限，設(shè)計(jì)出來的無碳小車還需要在進(jìn)行實(shí)物測(cè)試之后進(jìn)行修改，使得小車的設(shè)計(jì)最優(yōu)化。在設(shè)計(jì)中有過許多種方 案的選擇，通過查找各種資料，我得出了選擇范圍的最優(yōu)方案。同時(shí)在這里，首先我要感謝我的指導(dǎo)老師為了我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的無私的關(guān)懷以及辛苦的付出。 通過做 這次的無碳小車的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多。首先，我從無碳小車的設(shè)計(jì)理念得到了深深的啟發(fā)，讓我對(duì)新能源的關(guān)注意愿提升了很多，讓我對(duì)無碳生活更加的了解。其次，通過做這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的認(rèn)識(shí)了自己的不足，以前學(xué)的知識(shí)不成系統(tǒng)，很多東西只知其然不知其所以然導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候總是