無(wú)碳小車(chē)設(shè)計(jì)分析說(shuō)明書(shū)[一等獎(jiǎng)作品](已修改)
2025-07-11 14:41 本頁(yè)面
【正文】 完美WORD格式 第二屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽無(wú)碳小車(chē)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 參賽者：龔雪飛 趙鵬飛 劉述亮 指導(dǎo)老師：朱政強(qiáng) 戴莉莉2011116摘要第二屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽命題主題為“無(wú)碳小車(chē)”。在設(shè)計(jì)小車(chē)過(guò)程中特別注重設(shè)計(jì)的方法，力求通過(guò)對(duì)命題的分析得到清晰開(kāi)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(guò)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(shè)計(jì) 、優(yōu)化設(shè)計(jì) 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)發(fā)發(fā)明理論方法；采用了MATLAB、PROE等軟件輔助設(shè)計(jì)。我們把小車(chē)的設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段：方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、制作調(diào)試。通過(guò)每一階段的深入分析、層層把關(guān)，是我們的設(shè)計(jì)盡可能向最優(yōu)設(shè)計(jì)靠攏。方案設(shè)計(jì)階段根據(jù)小車(chē)功能要求我們根據(jù)機(jī)器的構(gòu)成（原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制部分、輔助部分）把小車(chē)分為車(chē)架 、原動(dòng)機(jī)構(gòu) 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)六個(gè)模塊，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。分別針對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行多方案設(shè)計(jì)，通過(guò)綜合對(duì)比選擇出最優(yōu)的方案組合。我們的方案為：車(chē)架采用三角底板式、原動(dòng)機(jī)構(gòu)采用了錐形軸、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪或沒(méi)有該機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用曲柄連桿、行走機(jī)構(gòu)采用單輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)差速、微調(diào)機(jī)構(gòu)采用微調(diào)螺母螺釘。其中轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)利用了調(diào)心軸承、關(guān)節(jié)軸承。技術(shù)設(shè)計(jì)階段我們先對(duì)方案建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論分析，借助MATLAB分別進(jìn)行了能耗規(guī)律分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、靈敏度分析。進(jìn)而得出了小車(chē)的具體參數(shù)，和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。接著應(yīng)用PROE軟件進(jìn)行了小車(chē)的實(shí)體建模和部分運(yùn)動(dòng)仿真。在實(shí)體建模的基礎(chǔ)上對(duì)每一個(gè)零件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，綜合考慮零件材料性能、加工工藝、成本等。小車(chē)大多是零件是標(biāo)準(zhǔn)件、可以購(gòu)買(mǎi)，同時(shí)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(guò)手工加工出來(lái)。對(duì)于塑料會(huì)采用自制的‘電鋸’切割。因?yàn)樾≤?chē)受力都不大，因此大量采用膠接，簡(jiǎn)化零件及零件裝配。調(diào)試過(guò)程會(huì)通過(guò)微調(diào)等方式改變小車(chē)的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上驗(yàn)證小車(chē)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律同時(shí)確定小車(chē)最優(yōu)的參數(shù)。 關(guān)鍵字：無(wú)碳小車(chē) 參數(shù)化設(shè)計(jì) 軟件輔助設(shè)計(jì) 微調(diào)機(jī)構(gòu) 靈敏度分析目錄摘要 2一 緒論 5 5 5 6 6二 方案設(shè)計(jì) 7 10 10 11 11 13 14三 技術(shù)設(shè)計(jì) 15 16 16 18 23 25 26 27 30 30 31四 小車(chē)制作調(diào)試及改進(jìn) 32 32詳見(jiàn)工藝分析方案報(bào)告 32 32 32五 評(píng)價(jià)分析 33 33 33 33六 參考文獻(xiàn) 33七 附錄 34 34 38 39 41 43一 緒論本屆競(jìng)賽命題主題為“無(wú)碳小車(chē)”。命題與高校工程訓(xùn)練教學(xué)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(shè)計(jì)能力、制造工藝能力、實(shí)際操作能力和工程管理能力”四個(gè)方面的要求。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(lái)驅(qū)動(dòng)小車(chē)行走的裝置。該自行小車(chē)在前行時(shí)能夠自動(dòng)避開(kāi)賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔1米，放置一個(gè)直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒）。以小車(chē)前行距離的遠(yuǎn)近、以及避開(kāi)障礙的多少來(lái)綜合評(píng)定成績(jī)。給定重力勢(shì)能為5焦耳（取g=10m/s2），競(jìng)賽時(shí)統(tǒng)一用質(zhì)量為1Kg的重塊（5065 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來(lái)獲得，落差500177。2mm，重塊落下后，須被小車(chē)承載并同小車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，不允許掉落。要求小車(chē)前行過(guò)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(chē)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），具體結(jié)構(gòu)造型以及材料選用均由參賽者自主設(shè)計(jì)完成。要求滿(mǎn)足：①小車(chē)上面要裝載一件外形尺寸為6020 mm的實(shí)心圓柱型鋼制質(zhì)量塊作為載荷，其質(zhì)量應(yīng)不小于750克；在小車(chē)行走過(guò)程中，載荷不允許掉落。②轉(zhuǎn)向輪最大外徑應(yīng)不小于30mm。 小車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)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)參賽作品的設(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。小車(chē)的設(shè)計(jì)一定要做到目標(biāo)明確，通過(guò)對(duì)命題的分析我們得到了比較清晰開(kāi)闊的設(shè)計(jì)思路。作品的設(shè)計(jì)需要有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合考慮材料 、加工 、制造成本等給方面因素。小車(chē)的設(shè)計(jì)是提高小車(chē)性能的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)方法上我們借鑒了參數(shù)化設(shè)計(jì) 、優(yōu)化設(shè)計(jì) 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)發(fā)發(fā)明理論方法。采用了MATLAB、PROE等軟件輔助設(shè)計(jì)。下面是我們?cè)O(shè)計(jì)小車(chē)的流程（如圖一）圖一二 方案設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)小車(chē)的功能分析小車(chē)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(kāi)障礙物。為了方便設(shè)計(jì)這里根據(jù)小車(chē)所要完成的功能將小車(chē)劃分為五個(gè)部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)（車(chē)架 、原動(dòng)機(jī)構(gòu) 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)）。為了得到令人滿(mǎn)意方案，采用擴(kuò)展性思維設(shè)計(jì)每一個(gè)模塊，尋求多種可行的方案和構(gòu)思。下面為我們?cè)O(shè)計(jì)圖框（圖二）圖二在選擇方案時(shí)應(yīng)綜合考慮功能、材料、加工、制造成本等各方面因素，同時(shí)盡量避免直接決策，減少?zèng)Q策時(shí)的主觀因素，使得選擇的方案能夠綜合最優(yōu)。圖三車(chē)
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