最佳無碳小車設(shè)計方案-wenkub
2023-05-12 12:23:27 本頁面
【正文】 效避免碰到障礙。而滾動摩擦阻力，所以輪子越大小車受到的阻力越小，因此能夠走的更遠(yuǎn)。和凸輪同樣，對輪子的加工精度要求很高，加工出來后也無法根據(jù)需要來調(diào)整輪子的尺寸。其急回特性導(dǎo)致難以設(shè)計出較好的機(jī)構(gòu)。缺點：一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運(yùn)動規(guī)律或運(yùn)動軌跡，且設(shè)計較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運(yùn)動要求較多或較復(fù)雜時，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副數(shù)往往比較多，這樣就使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加；機(jī)構(gòu)中做平面復(fù)雜運(yùn)動和作往復(fù)運(yùn)動的構(gòu)件所長生的慣性力難以平衡，在高速時將引起較大的振動和動載荷，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場合。能實現(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿、曲柄連桿+搖桿、曲柄搖桿、差速轉(zhuǎn)彎等等。因此在第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮使用齒輪傳動。在不考慮其它條件時這是最優(yōu)的方式。如下圖四圖四如上圖我們可以通過改變繩子繞在繩輪上不同位置來改變其輸出的動力。在調(diào)試時也不知道多大的驅(qū)動力恰到好處。不至于小車拐彎時速度過大傾翻，或重塊晃動厲害影響行走?？梢酝ㄟ^回收廢木材獲得，已加工。為了得到令人滿意方案，采用擴(kuò)展性思維設(shè)計每一個模塊，尋求多種可行的方案和構(gòu)思。在設(shè)計方法上我們借鑒了參數(shù)化設(shè)計 、優(yōu)化設(shè)計 、系統(tǒng)設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計發(fā)發(fā)明理論方法。小車的設(shè)計一定要做到目標(biāo)明確，通過對命題的分析我們得到了比較清晰開闊的設(shè)計思路。 小車設(shè)計過程中需要完成：機(jī)械設(shè)計、工藝方案設(shè)計、經(jīng)濟(jì)成本分析和工程管理方案設(shè)計。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。該自行小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)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(yuǎn)近、以及避開障礙的多少來綜合評定成績。小車要求采用三輪結(jié)構(gòu)（1個轉(zhuǎn)向輪，2個驅(qū)動輪），具體結(jié)構(gòu)造型以及材料選用均由參賽者自主設(shè)計完成。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。作品的設(shè)計需要有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。采用了MATLAB、PROE等軟件輔助設(shè)計。下面為我們設(shè)計圖框（圖二）圖二在選擇方案時應(yīng)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)。原動機(jī)構(gòu)的作用是將重塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的驅(qū)動力。避免對小車過大的沖擊。因此原動機(jī)構(gòu)還需要能根據(jù)不同的需要調(diào)整其驅(qū)動力。傳動機(jī)構(gòu)的功能是把動力和運(yùn)動傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動輪上。、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸震等特點但其效率及傳動精度并不高。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動。在本小車設(shè)計中由于小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大故機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機(jī)構(gòu)并不復(fù)雜，利用MATLAB進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計并不困難，加上個鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。差速轉(zhuǎn)彎差速拐是利用兩個偏心輪作為驅(qū)動輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉(zhuǎn)動半徑不一樣，從而使兩個輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。（由于加工和裝配的誤差是不可避免的）綜合上面分析我們選擇曲柄連桿+搖桿作為小車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的方案。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。雙輪差速驅(qū)動可以避免雙輪同步驅(qū)動出現(xiàn)的問題，可以通過差速器或單向軸承來實現(xiàn)差速。單輪驅(qū)動即只利用一個輪子作為驅(qū)動輪，一個為導(dǎo)向輪，另一個為從動輪。綜上所述行走機(jī)構(gòu)的輪子應(yīng)有恰當(dāng)?shù)某叽?，可以如果有條件可以通過實驗來確定實現(xiàn)差速的機(jī)構(gòu)方案，如果規(guī)則允許可以采用單輪驅(qū)動。這是采用微調(diào)機(jī)構(gòu)的原因之一，其二是為了調(diào)整小車的軌跡（幅值，周期，方向等），使小車走一條最優(yōu)的軌跡。設(shè)計的同時綜合考慮材料加工成本等各因素。設(shè)小車內(nèi)部的能耗系數(shù)為，即小車能量的傳遞效率為。為第i個輪子行走的距離為小車總質(zhì)量、。同時可看到小車為輪子提供能量的效率提高一倍小車前進(jìn)的距離也提高一倍。符號說明：驅(qū)動輪半徑齒輪傳動比驅(qū)動輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距驅(qū)動輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距驅(qū)動軸（軸2）與轉(zhuǎn)向輪中心距離曲柄軸（軸1）與轉(zhuǎn)向輪中心距離曲柄的旋轉(zhuǎn)半徑搖桿長連桿長軸的繩輪半徑a、驅(qū)動：當(dāng)重物下降時，驅(qū)動軸（軸2）轉(zhuǎn)過的角度為，則有則曲柄軸（軸1）轉(zhuǎn)過的角度小車移動的距離為（以A輪為參考）b、轉(zhuǎn)向：當(dāng)轉(zhuǎn)向桿與驅(qū)動軸間的夾角為時，曲柄轉(zhuǎn)過的角度為則與滿足以下關(guān)： 解上述方程可得與的函數(shù)關(guān)系式c、小車行走軌跡只有A輪為驅(qū)動輪，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過角度時，如圖：則小車轉(zhuǎn)彎的曲率半徑為小車行走過程中，小車整體轉(zhuǎn)過的角度當(dāng)小車轉(zhuǎn)過的角度為時，有d、小車其他輪的軌跡以輪A為參考，則在小車
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