無碳小車設計分析說明書[一等獎作品](已修改)
2025-07-11 14:41 本頁面
【正文】 完美WORD格式 第二屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽無碳小車設計說明書 參賽者：龔雪飛 趙鵬飛 劉述亮 指導老師：朱政強 戴莉莉2011116摘要第二屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽命題主題為“無碳小車”。在設計小車過程中特別注重設計的方法，力求通過對命題的分析得到清晰開闊的設計思路；作品的設計做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性；設計過程中綜合考慮材料 、加工 、制造成本等給方面因素。我們借鑒了參數(shù)化設計 、優(yōu)化設計 、系統(tǒng)設計等現(xiàn)代設計發(fā)發(fā)明理論方法；采用了MATLAB、PROE等軟件輔助設計。我們把小車的設計分為三個階段：方案設計、技術設計、制作調(diào)試。通過每一階段的深入分析、層層把關，是我們的設計盡可能向最優(yōu)設計靠攏。方案設計階段根據(jù)小車功能要求我們根據(jù)機器的構成（原動機構、傳動機構、執(zhí)行機構、控制部分、輔助部分）把小車分為車架 、原動機構 、傳動機構 、轉(zhuǎn)向機構 、行走機構 、微調(diào)機構六個模塊，進行模塊化設計。分別針對每一個模塊進行多方案設計，通過綜合對比選擇出最優(yōu)的方案組合。我們的方案為：車架采用三角底板式、原動機構采用了錐形軸、傳動機構采用齒輪或沒有該機構、轉(zhuǎn)向機構采用曲柄連桿、行走機構采用單輪驅(qū)動實現(xiàn)差速、微調(diào)機構采用微調(diào)螺母螺釘。其中轉(zhuǎn)向機構利用了調(diào)心軸承、關節(jié)軸承。技術設計階段我們先對方案建立數(shù)學模型進行理論分析，借助MATLAB分別進行了能耗規(guī)律分析、運動學分析、動力學分析、靈敏度分析。進而得出了小車的具體參數(shù)，和運動規(guī)律。接著應用PROE軟件進行了小車的實體建模和部分運動仿真。在實體建模的基礎上對每一個零件進行了詳細的設計，綜合考慮零件材料性能、加工工藝、成本等。小車大多是零件是標準件、可以購買，同時除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多數(shù)都可以通過手工加工出來。對于塑料會采用自制的‘電鋸’切割。因為小車受力都不大，因此大量采用膠接，簡化零件及零件裝配。調(diào)試過程會通過微調(diào)等方式改變小車的參數(shù)進行試驗，在試驗的基礎上驗證小車的運動規(guī)律同時確定小車最優(yōu)的參數(shù)。 關鍵字：無碳小車 參數(shù)化設計 軟件輔助設計 微調(diào)機構 靈敏度分析目錄摘要 2一 緒論 5 5 5 6 6二 方案設計 7 10 10 11 11 13 14三 技術設計 15 16 16 18 23 25 26 27 30 30 31四 小車制作調(diào)試及改進 32 32詳見工藝分析方案報告 32 32 32五 評價分析 33 33 33 33六 參考文獻 33七 附錄 34 34 38 39 41 43一 緒論本屆競賽命題主題為“無碳小車”。命題與高校工程訓練教學內(nèi)容相銜接，體現(xiàn)綜合性工程能力。命題內(nèi)容體現(xiàn)“創(chuàng)新設計能力、制造工藝能力、實際操作能力和工程管理能力”四個方面的要求。給定一重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置。該自行小車在前行時能夠自動避開賽道上設置的障礙物（每間隔1米，放置一個直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒）。以小車前行距離的遠近、以及避開障礙的多少來綜合評定成績。給定重力勢能為5焦耳（取g=10m/s2），競賽時統(tǒng)一用質(zhì)量為1Kg的重塊（5065 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來獲得，落差500177。2mm，重塊落下后，須被小車承載并同小車一起運動，不允許掉落。要求小車前行過程中完成的所有動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（1個轉(zhuǎn)向輪，2個驅(qū)動輪），具體結(jié)構造型以及材料選用均由參賽者自主設計完成。要求滿足：①小車上面要裝載一件外形尺寸為6020 mm的實心圓柱型鋼制質(zhì)量塊作為載荷，其質(zhì)量應不小于750克；在小車行走過程中，載荷不允許掉落。②轉(zhuǎn)向輪最大外徑應不小于30mm。 小車設計過程中需要完成：機械設計、工藝方案設計、經(jīng)濟成本分析和工程管理方案設計。命題中的工程管理能力項要求綜合考慮材料、加工、制造成本等各方面因素，提出合理的工程規(guī)劃。設計能力項要求對參賽作品的設計具有創(chuàng)新性和規(guī)范性。命題中的制造工藝能力項以要求綜合運用加工制造工藝知識的能力為主。小車的設計一定要做到目標明確，通過對命題的分析我們得到了比較清晰開闊的設計思路。作品的設計需要有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。設計過程中需要綜合考慮材料 、加工 、制造成本等給方面因素。小車的設計是提高小車性能的關鍵。在設計方法上我們借鑒了參數(shù)化設計 、優(yōu)化設計 、系統(tǒng)設計等現(xiàn)代設計發(fā)發(fā)明理論方法。采用了MATLAB、PROE等軟件輔助設計。下面是我們設計小車的流程（如圖一）圖一二 方案設計 通過對小車的功能分析小車需要完成重力勢能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動自身行走、自動避開障礙物。為了方便設計這里根據(jù)小車所要完成的功能將小車劃分為五個部分進行模塊化設計（車架 、原動機構 、傳動機構 、轉(zhuǎn)向機構 、行走機構 、微調(diào)機構）。為了得到令人滿意方案，采用擴展性思維設計每一個模塊，尋求多種可行的方案和構思。下面為我們設計圖框（圖二）圖二在選擇方案時應綜合考慮功能、材料、加工、制造成本等各方面因素，同時盡量避免直接決策，減少決策時的主觀因素，使得選擇的方案能夠綜合最優(yōu)。圖三車
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