【正文】 齒輪件的傳動(dòng)比常取 5 ，在此我們?nèi)〕Ｓ脗鲃?dòng)系數(shù) 轉(zhuǎn)動(dòng) 圈，同樣的滾筒也要轉(zhuǎn) 圈。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能增大輪子的半徑。 iS 是第 i個(gè)輪子行走的距離 總m 為小車的總質(zhì)量 為了更全面的了解小車的各個(gè)參數(shù)變化對(duì)小車前進(jìn)距離的變化，分別從 子與地面的滾動(dòng)摩阻系數(shù)、 、 、 。在設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)軌跡、轉(zhuǎn)向等進(jìn)行分析，在技術(shù)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮加工過(guò)程的成本和難易程度等各種因素?？赏ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定選用哪種差速的機(jī)構(gòu)方案，如果規(guī)則允許可采用單輪驅(qū)動(dòng)。 雙輪差速驅(qū)動(dòng)能避免雙輪同步驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)的問(wèn)題，可以通過(guò)差速器或者單向軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)差速驅(qū)動(dòng)。 綜合分析后選擇槽輪機(jī)構(gòu) +搖桿機(jī)構(gòu)作為小車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。和凸輪同樣，對(duì)輪子的加工精度要求很高，加工出來(lái)后也無(wú)法根據(jù)需要來(lái)調(diào)整輪子的尺寸。它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)高副接觸可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的預(yù)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這取決于凸輪的形狀。 、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定但價(jià)格較高，制造與安裝精度要求高，價(jià)格昂貴，且不能用于傳動(dòng)距離較大的場(chǎng)合，分為開 式齒輪、半開式齒輪以及閉式齒輪。要使小車行駛的更遠(yuǎn)并且按設(shè)計(jì)的軌道精確地行駛，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)提高傳遞效率高、保證傳動(dòng)穩(wěn)定、并且使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕等同時(shí)還要考慮經(jīng)濟(jì)性和加工難易程度。同時(shí)使重物的動(dòng)能盡可能的轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力，假如重塊豎直方向的速度較大，重物本身還有較多動(dòng)能未釋放出來(lái)，能量利用率不高，將減小小車的行程。為了得到較為令人滿意方案，采用擴(kuò)展性思維設(shè)計(jì)所有 的模塊，尋求多種可行的方案以及構(gòu)思。 小車的設(shè)計(jì)方法 小車在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)有清晰地思路，明確的目的，并充分考慮加工的難易程度以及是否經(jīng)濟(jì)可行，充分考慮材料成本、加工工藝是否可行以及制造的難易程度。為了方便設(shè)計(jì)根據(jù)小車所要完成的任務(wù)將小車劃分為五個(gè)部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)（車架 、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) ）。障礙物為直徑 20mm、長(zhǎng) 200mm 的 2個(gè)圓棒，相距 500mm 距離放置在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺(tái)的中線上，以小車完成 8字繞行圈數(shù)的多少來(lái)綜合評(píng)定成績(jī)。且因?yàn)樾≤囀艿降牧Χ疾淮?，因此大量采用膠接，這樣可簡(jiǎn)化零件及零件裝配。我們的方案為：車架采用三角底板式、原動(dòng)機(jī)構(gòu)采用了錐形軸、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪或沒有該機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用曲柄連桿 +槽輪機(jī)構(gòu)、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)選用微調(diào)螺母螺釘。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 字無(wú)碳小車的設(shè)計(jì)與制作 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 202020603046 院（系）： 機(jī)械工程 年級(jí)專業(yè)： 2020級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 助理指導(dǎo)教師： 二〇一三年六月 摘要 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是“ 8字無(wú)碳小車”。其中轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)利用了調(diào)心軸承、關(guān)節(jié)軸承。調(diào)試過(guò)程會(huì)通過(guò)微調(diào)等方式改變小車參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上驗(yàn)證小車運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)確定小車最優(yōu)的參數(shù)。見下圖二： 圖二小車?yán)@行所用乒乓球臺(tái)及障礙設(shè)置圖 給定重力勢(shì)能為 4焦耳（取 g=10m/s2），用質(zhì)量為 1Kg 的 重塊（ ? 50 65 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來(lái)獲得，落差 400177。為了得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，現(xiàn)在采用擴(kuò)展性思維設(shè)計(jì)每一個(gè)模塊，對(duì)每個(gè)模塊分塊設(shè)計(jì)，在每個(gè)模塊中尋求多種可行的方案和構(gòu)思，并在這些設(shè)計(jì)方案和構(gòu)思中選擇最優(yōu)方案。并且要有開闊的思路，創(chuàng)新的精神，勇于創(chuàng)新，在創(chuàng)新中發(fā)展。下面為我設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)圖框（圖四） 圖四 在選擇方案時(shí)應(yīng)綜合考慮小車需要實(shí)現(xiàn)的功能、材料、加工、制造的難易程度、 制造成本等各方面因素，同時(shí)盡量避免直接決策，從客觀的事實(shí)出發(fā)，減少主觀能動(dòng)性，一切以原理和實(shí)際情況為依據(jù)，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)。 ，場(chǎng)地對(duì)輪子的摩擦摩擦可能不一樣，在不同的場(chǎng)地小車是需要的驅(qū)動(dòng)力也不一樣。最后綜合各方面的因素，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。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(dòng)。 凸輪機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，就可使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ，而且響應(yīng)快，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、設(shè)計(jì)方便； 缺點(diǎn)：凸輪輪廓線與推桿之間為點(diǎn)接觸、線接觸，易磨損，同時(shí)凸輪加工比較困難。（由于加工和裝配的誤差是不可避免的） 棘形輪機(jī)構(gòu) 圖七：棘形輪機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)棘形輪的間歇性運(yùn)動(dòng)，使得小車運(yùn)動(dòng)到在描紅部分時(shí)，棘輪的帶齒部分未與齒輪嚙合，前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度不改變，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到黑線軌跡部分時(shí)，棘輪的帶齒部分與齒輪相嚙合，此時(shí)小車前輪轉(zhuǎn)向發(fā)生變化，小車進(jìn)入下一個(gè)圓中運(yùn)動(dòng)，以此類推，小車不斷地作重復(fù)“ 8”字進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。 行走機(jī)構(gòu)為一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)從動(dòng)輪和一個(gè)轉(zhuǎn)向輪，輪子的厚薄，材料和大小有不同，應(yīng)充分考慮。差速器涉及到了最小能耗原理，能較好的減少摩擦，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)需要的運(yùn)動(dòng)。 一臺(tái)完整的機(jī)器包括：原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行部件、控制部分、輔助設(shè)備。 通過(guò)對(duì)小車建立數(shù)學(xué)模型能夠?qū)崿F(xiàn)小車的參數(shù)化設(shè)計(jì)以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的效率并且得到較優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案。四方面考慮。 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型 符號(hào)說(shuō)明： 驅(qū)動(dòng)輪半徑： 齒輪傳動(dòng)比： 驅(qū)動(dòng)輪 A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距： 驅(qū)動(dòng)輪 B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距： 驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)： 連桿長(zhǎng)： 軸繩輪半徑： 2r a、驅(qū)動(dòng)： 當(dāng)重物下降 dh 時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 2?d ，則有 22 rdhd ?? 則曲柄軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度 idd 21 ?? ? 小車移動(dòng)的距離為 2?dRds ?? b、轉(zhuǎn)向： 當(dāng)轉(zhuǎn)向桿和驅(qū)動(dòng)軸間的夾角 ? 為時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 1? 則 ? 與 1? 滿足以下關(guān)： ? ? ? ? 1221211222 c o ss i ns i nc o s1 ???? ?????????? rrcbcl 解上述方程可得 1? 與 ? 的函數(shù)關(guān)系式 ? ?1?? f? c、小車行走軌跡 只有 A 輪為驅(qū)動(dòng)輪，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過(guò)角度 ? 時(shí) 則小車轉(zhuǎn)彎的曲率半徑為 1t a n ab ???? 小車行走 ds 過(guò)程中，小車整體所轉(zhuǎn)過(guò)的角度 ??dsd ? 當(dāng)小車轉(zhuǎn)過(guò)角度為 ? 時(shí)，有 ??????????c o ss indsdydsdx d、小車其他輪的軌跡 以輪主動(dòng)輪為參考，則在小車的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中， B的坐標(biāo) ? ?? ?0,21 aaB ?? C 的坐標(biāo) ? ?daC ,? 在地面坐標(biāo)系中，有 ?????????????s i n)(c os)(2121aayyaaxxABAB ???????????????s i nc oss i nc os11adyydaxxACAC 整理 上述表達(dá)式有： ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????c o ss i ns i nc o ss i n)(c o s)(c o ss i nt a nc o s)s i ns i n()c o s1(112121112212112222122dayydaxxaayyaaxxdsdydsdxdsdabrrcbcliddrdhdACACABAB 為求解方程，把上述微分方程改成差分方程求解，通過(guò)設(shè)定合理的參數(shù)的到了小車運(yùn)動(dòng)軌跡如（圖十四） 圖十四 動(dòng)力學(xué)分析模型 a、驅(qū)動(dòng) 如圖：重物以加速度向下加速運(yùn)動(dòng)，繩子拉力為 T ，有 )( agmT ?? 產(chǎn)生的扭矩 122 ???? rTM ，（其中 1? 是考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)。 近似的我們圓整為 2 圈，又因?yàn)樾≤嚿系闹貕K需要下降 500mm，據(jù)此根據(jù)公式 ①我們可以估算出小車滾筒的直徑： 80d mm? 在繪圖過(guò)程中，根據(jù)裝配的要求我們?nèi)∏拜喼睆綖?30mm。設(shè)前輪與小車中心線間的初始夾角為 0? ，則任意軌跡點(diǎn)上，前輪與小車之間的夾角為： 0 co s152k ds?????? ..........................................................................................................⑤ 下面 討論轉(zhuǎn)向貢獻(xiàn)量 sinf ds ?? 引起車身與 X軸夾角的變化量： 22sin2dsdwL?? ????????...........................................