《無碳小車設(shè)計方案》word版

無碳小車具體方案設(shè)計設(shè)計理念1-減輕小車質(zhì)量，在保證4尊運動穩(wěn)定的前提下盡一切力量初體身質(zhì)量,在5J前提下理論上可以行駛更遠(yuǎn)的距離，同時速度方面也有相應(yīng)的提高。減輕質(zhì)量應(yīng)該至少從兩個方面入手：1）對于不需要的結(jié)構(gòu)盡量不要，比如小車地盤我們不需要一個完整的小車地盤，甚至可以只用幾根梁組合而成，這樣在結(jié)構(gòu)上對質(zhì)量有所減輕。2）選材上，在滿足剛度要求的前提下，選擇密度更小的材料來制作，也能減輕車身質(zhì)量。2?對車身結(jié)構(gòu)的調(diào)整，主要是車身長寬量化方面，以保證4詐在前進的時候軌跡更加平滑。這樣做的意義在于：1）我們可以從示意圖中看出如果調(diào)整路徑后更平緩，通過想同數(shù)量障礙所行路程就更短，小車就能跑得更遠(yuǎn)。2）小車轉(zhuǎn)彎的角度更小，確保了小車的平穩(wěn)性。實現(xiàn)方式：對小車運行軌跡、車身的長度、寬度量化，通過人工計算和電腦計算確定出最佳的長寬和運行軌跡。3.重心調(diào)制。通過在設(shè)計時候?qū)χ匦牡恼{(diào)制使小車運行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)彎的時候轉(zhuǎn)矩更小。該過程仍然采用量化。在實際操作中，通過調(diào)節(jié)附加重物，使小車的重心達(dá)到調(diào)節(jié)。4設(shè)計可調(diào)4詳。對于不同的場地環(huán)境，重有各種變量因素，通過對小車的一些主要參數(shù)采用變量控制，在實際競賽中可以更好的適應(yīng)場地，走出更好的效果。方案設(shè)計1?能量轉(zhuǎn)化裝置：通過定滑輪將重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，為了讓小車運行得更穩(wěn)定，我們采用小傳動比，讓小車的轉(zhuǎn)矩剛好比摩擦力的轉(zhuǎn)矩略大，使小車保持盡量低的前進速度。在低轉(zhuǎn)速前進中，小車行進比較穩(wěn)定，同時也減少了重物由于高速下落，最后撞擊車架帶來的能量損失。實用文檔在實際設(shè)計中，我們采用了i=0.4的傳動比，將小車的轉(zhuǎn)矩大幅度降低，保證其低速運動。裝置簡圖如下：能量轉(zhuǎn)化部分、梯形輪、齒輪嚙合示意圖2.小車行進軌跡在滿足小車必須每個1000mm要繞過一個障礙物的前提下，我們應(yīng)該盡量減少小車的前進軌跡，因此我們認(rèn)為小車行進偏離中心線越少，其軌跡越短。如下圖所示：顯然我們知道，紅色軌跡的行程大于黑色軌跡的行程。根據(jù)我們設(shè)計的車身寬度，以及場地限制，我們設(shè)計了如下的軌跡路線：本方案設(shè)計小車行進軌跡

小車軌跡說明，小車在前進過程中，直接傾斜一個角度走直線，然后到達(dá)中間一個位置之后開始轉(zhuǎn)彎到下一條直線如此循環(huán)。從理論上說，這個軌跡比上面圖中兩個軌跡都具有優(yōu)越性，因為兩點之間直線距離最短，當(dāng)然實際中因為偏離不遠(yuǎn)可能實際中差距不會太大。3?轉(zhuǎn)向裝置的建立根據(jù)上面提出的軌跡理論，我們要求小車每前進2000mm為一個周期，也就是控制轉(zhuǎn)向裝置的機構(gòu)只能旋轉(zhuǎn)一周。另外我們確立了小車輪子直徑為200mm。因此經(jīng)過計算可得從小車驅(qū)動軸到轉(zhuǎn)向輪所用曲軸的傳動比為3.2857，通過一對錐齒輪嚙合，將垂直于水平面的運動轉(zhuǎn)到水平面上。使用曲柄滑塊機構(gòu)傳輸?shù)轿挥谛≤囶^部的轉(zhuǎn)向裝置上。我們要求小車在行進過程中，多數(shù)時間讓小車直線運動，所以我們的曲柄滑塊機構(gòu)傳輸?shù)闹本€運動在一段范圍內(nèi)不產(chǎn)生作用，并要保證在這個范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向輪始終保持正向。于是我們設(shè)計了轉(zhuǎn)向機構(gòu)如下圖所示：指轉(zhuǎn)向掄指轉(zhuǎn)向掄轉(zhuǎn)向機構(gòu)原理圖1如上圖所示，連桿拉動內(nèi)滑塊使滑塊在外滑塊里面滑動，當(dāng)它和外滑塊兩邊不接觸的時候外滑塊受到回位機構(gòu)的控制保持在中心位置，導(dǎo)向輪不偏轉(zhuǎn)。當(dāng)內(nèi)滑塊接觸到U外滑塊之后繼續(xù)運動的時候，外滑塊克服回味機構(gòu)的阻力隨內(nèi)滑塊一起運動，導(dǎo)向輪偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向。在具體設(shè)計的時候，為了更好的適應(yīng)各種不同的環(huán)境，在外滑塊兩端增設(shè)兩個調(diào)節(jié)螺釘，用以調(diào)節(jié)內(nèi)滑塊在外滑塊內(nèi)的行程，以調(diào)節(jié)外滑塊的行程，改變導(dǎo)向程度。轉(zhuǎn)向機構(gòu)原理圖2外滑塊的左右運動，通過連接件使導(dǎo)向橫梁偏轉(zhuǎn)，達(dá)到控制導(dǎo)向輪偏轉(zhuǎn)。實際運用中，連接件的位置是可以改變的，也就是說改變旋轉(zhuǎn)半徑，改變小車轉(zhuǎn)向精度。小車前進距離估算估算小車質(zhì)量m=2kg.重物m1=1kg。滾動摩擦系數(shù)取p=0.001。傳動比i=0.4。輪子直徑D=200mm。梯形原動輪直徑d=10mm。所以重物下降h=500mm.所以原動輪繞圈數(shù)N=-^=16nd輪子前進路程1二皿=25132.7mm.我們設(shè)置的軌跡每個1000mm位移路程為i1029mm。因此s=1000l=24.3mo1029我們估算的小車前進距離為24.3m.創(chuàng)新性在小車的實際中，我們的轉(zhuǎn)向裝置跳出了傳統(tǒng)的設(shè)計方案，即凸輪或者連桿的轉(zhuǎn)向方案。因為在設(shè)計中我們考慮的不僅僅是可實現(xiàn)，我們同時還考慮了可修改性，從上面的原來圖中我們可以看出，我們在外滑槽上有兩個調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)內(nèi)滑塊的行程,同時在導(dǎo)向橫梁的連接件上有鎖緊螺釘，可以將連接件控制在橫梁的任意位置，行程任意的轉(zhuǎn)向控制半徑。我們還在連桿和內(nèi)滑塊之間用了鎖緊螺釘，使小車的導(dǎo)向可以縱向橫調(diào)。所以我們的轉(zhuǎn)向裝置具有創(chuàng)新性和較強的環(huán)境適應(yīng)性。換做凸輪是不可能具備的，一般的連桿機構(gòu)又具有普遍的機會特性。所以我們認(rèn)為，選用我們的轉(zhuǎn)向裝置是絕對優(yōu)越的。在將重力勢能轉(zhuǎn)化為小車動能過程中，我們采用了梯形輪使能量轉(zhuǎn)化過程中有更合適的轉(zhuǎn)矩，并在應(yīng)對有略微變化的場地時候可以做到有備無患，梯形輪圖示如下：梯形原動輪示意圖在設(shè)計過程中，將輪軸的垂直轉(zhuǎn)向，用錐齒輪改變?yōu)榍乃睫D(zhuǎn)向，減小了小車的重心在垂直方向的改變量，讓小車更穩(wěn)定。另外，轉(zhuǎn)向機構(gòu)的運動完全由驅(qū)動軸引出來，因此，小車的轉(zhuǎn)向直接與唯一產(chǎn)生對應(yīng)