8字無碳小車設計方案

1、一 緒論1. 競賽題目設計一種小車，驅動其行走及轉向的能量是根據(jù)能量轉換原理，由給定重力勢能轉換而得到的。該給定重力勢能由競賽時統(tǒng)一使用質量為1Kg的標準砝碼（50×65 mm，碳鋼制作）來獲得4J能量，要求砝碼的可下降高度為400±2mm。標準砝碼始終由小車承載，不允許從小車上掉落。圖1為小車示意圖。 圖一要求小車在行走過程中完成所有動作所需的能量均由此給定重力勢能轉換而得，不可以使用任何其他來源的能量。  要求小車具有轉向控制機構，且此轉向控制機構具有可調(diào)節(jié)功能，以適應放有不同間距障礙物的競賽場地。要求小車為三輪結構。在300500mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個

2、“8”字型賽道障礙物間距值。2. 工作原理重物塊從距小車底板400mm的高處下落，帶動主動軸轉動，使小車運動，再通過齒輪傳動和轉向結構，實現(xiàn)在轉動一定周期時，小車進行方向的改變，從而實現(xiàn)8字的運動軌跡。3. 設計方法通過對命題的分析，我們小組有了一個比較清晰的思路。我們在網(wǎng)上搜集資料，對每個結構的各種方案進行了比較，再結合我們的實際情況和自己想法，最后確定了以下結構。對于各種參數(shù)的確定，我們只要是對齒輪進行了計算，其他參數(shù)是在原有的基礎上進行了修改。在設計過程中，我們主要采用了Auto CAD、Solidworks軟件進行輔助設計。二 設計部分1車架車架受力小，精度要求低，考慮到鋁板密度小，強

3、度對于小車也足夠，而且方便加工，故本次制作選擇3mm厚鋁板。由于我們是后輪單輪驅動，前導向輪與驅動輪的橫向距離過大會使小車在繞行8字時軌跡不對稱，即一個圓大一個圓小。為避免這種情況我們將驅動輪與導向輪的橫向距離取消。2原動機構原動機構是把重物的重力勢能轉化為小車動能的裝置。要求1.驅動力適中，不至于小車轉彎時速度過大傾翻。2.啟動時提供足夠的加速度使小車開始行走。3.到達終點時的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊。同時使重塊的動能盡可能的轉化到驅動小車前進上，如果重塊豎直方向的速度較大，不僅浪費了重物的動能，下落時對車架的沖擊還會影響小車的運動。4.不同場地對驅動力的要求不同，因此原動機構需

4、要能調(diào)節(jié)驅動力。1. 啟動時摩擦力大，因此設計繞線軸的半徑較大。2. 啟動后繞線軸半徑不變，扭力和阻力平衡，小車勻速前進。3. 結束時半徑再次變小，拉力不足，小車減速運動，重物也減速下降。原動機構整體設計如下3傳動機構傳動機構是把原動機構的動力傳到驅動輪和轉向機構。需要滿足傳遞效率高、結構簡單不易損壞、重量輕、內(nèi)部摩擦損耗小等要求。齒輪緊湊高效、結構簡單、精度高、傳動穩(wěn)定。因此本次制作選擇齒輪傳動。4轉向機構轉向機構直接決定小車功能的實現(xiàn)，是本次設計的主要部分。需要滿足結構簡單、可微調(diào)、摩擦小等基本條件，同時還要實現(xiàn)轉向運動，將傳動機構的動力轉化為來回的擺動，使轉向輪帶動小車實現(xiàn)8字運動?？紤]

5、到制造的方便、精確，接觸面易于潤滑的優(yōu)點，本次設計中我們采用簡單的偏心圓盤和曲柄搖桿作為轉向機構，搖桿兩端裝上關節(jié)軸承還可以進一步減小摩擦并增大活動范圍。8字無碳小車的轉向頻率不高、傳遞的力不大、慣性小，因此我們決定采用雙聯(lián)的缺齒齒輪與轉向機構相連實現(xiàn)對曲柄的間歇驅動。5行走機構行走機構為一個前輪做驅動輪，兩個后輪做從動輪。兩個后輪同步轉向時必定有輪子與地面打滑，滑動摩擦比滾動摩擦更消耗能量，而且會影響運動軌跡。因此本次制作用單向軸承實現(xiàn)雙輪差速。滾動摩擦阻力，只與材料有關，N為正壓力。考慮到減小摩擦和加工問題選用亞克力板作為輪子的材料。同時可以看出輪子越大收到的阻力越小，因此也能夠走的更遠。但因為安裝問題和具體的驅動力問題后輪直徑暫定為250mm。6微調(diào)機構連桿一端連接