【正文】 面的 了解 小車的各個參數(shù)變化對小車前進(jìn)距離的變化 ， 分別從 子與地面的滾動摩阻系數(shù)、 、 、 。 在 設(shè)計階段應(yīng)對小車的運動軌跡 、 轉(zhuǎn)向等進(jìn)行分析 ，在 技術(shù)設(shè)計階段設(shè)計時應(yīng) 充分 考慮加工 過程 的成本和難易程度等各 種 因素。 可通過實驗來確定 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。 雙輪差速驅(qū)動 能 避免雙輪同步驅(qū)動出現(xiàn)的問題，可以通過差速器或 者 單向軸承來實現(xiàn)差速 驅(qū)動 。 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。 它運動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的預(yù)期往復(fù)運動 ， 這取決于凸輪的形狀 。 、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠 、 壽命長 、傳動比穩(wěn)定但價格較高 ，制造與安裝精度要求高，價格昂貴，且不能用于傳動距離較大的場合，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)計的軌道精確地行駛，傳動機(jī)構(gòu) 應(yīng)提高 傳遞效率高、保證 傳動穩(wěn)定、 并且使其 結(jié)構(gòu)簡單重量輕等 同時還要考慮經(jīng)濟(jì)性和加工難易程度。同時使重 物 的動能盡可能的轉(zhuǎn)化 為 驅(qū)動小車前進(jìn) 的驅(qū)動力 ， 假如 重塊豎直方向的速度較大，重 物 本身還有較多動能未釋放 出來 ，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 所有 的 模塊，尋求多種可行的方案 以及 構(gòu)思。 小車的設(shè)計方法 小車在設(shè)計過程中應(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)計根據(jù)小車所要完成的任務(wù) 將小車劃分為五個部分進(jìn)行模塊化設(shè)計（車架 、原動機(jī)構(gòu) 、傳動機(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 200mm 的 2個圓棒，相距 500mm 距離放置在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺的中線上，以小車完成 8字繞行圈數(shù)的多少來綜合評定成績。 且 因為小車受 到的 力都不大，因此大量采用膠接， 這樣可 簡化零件及零件裝配。我們的方案為：車架采用三角底板式、原動機(jī)構(gòu)采用了錐形軸、傳動機(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)動實現(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（論文） 8 字無碳小車的設(shè)計與制作 學(xué)生姓名： 岳華偉 學(xué)生學(xué)號： 202020603046 院（系）： 機(jī)械工程 年級專業(yè)： 2020級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 謝永春 教授 助理指導(dǎo)教師： 二〇 一三 年六月 摘要 此次畢業(yè)設(shè)計的課題是 “ 8字 無碳小車”。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)試過程會通過微調(diào)等方式改變小車參數(shù)進(jìn)行試驗，在試驗的基礎(chǔ)上驗證小車運動規(guī)律 ， 同時確定小車最優(yōu)的參數(shù)。見 下圖二： 圖二小車?yán)@行 所用乒乓球臺及障礙設(shè)置圖 給定重力勢能為 4焦耳（取 g=10m/s2），用質(zhì)量為 1Kg 的重塊（ ? 50 65 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來獲得，落差 400177。為了 得到最優(yōu)的設(shè)計方案 ， 現(xiàn)在 采用擴(kuò)展性思維設(shè)計每一個模塊， 對每個模塊分塊設(shè)計，在每個模塊中 尋求多種可行的方案和構(gòu)思 ， 并在這些設(shè)計方案和構(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)計過程中的 設(shè)計圖框（圖 四 ） 圖四 在選擇方案時應(yīng)綜合考慮 小車需要實現(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，同時盡量避免直接決策， 從客觀的事實出發(fā)，減少主觀能動性，一切以原理和實際情況為依據(jù)， 減少決策時的主觀因素，使得選擇的方 案能夠綜合最優(yōu)。 小車在 不同的場地 時，場地 對輪子的摩擦摩擦可能不一樣，在不同的場地小車是需要的 驅(qū) 動力也不一樣。最后綜合各方面的因素，設(shè)計出最優(yōu)的傳動機(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。 凸輪機(jī)構(gòu)的最大 優(yōu)點： 只要適當(dāng)?shù)?設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?線 ， 就 可使 推桿 得到各種 預(yù)期 的 運動 規(guī)律 ，而且 響應(yīng)快，機(jī) 構(gòu)簡單緊湊、設(shè)計方便； 缺點：凸輪輪廓 線與推桿之間為點接觸、線接觸，易磨損，同時凸輪 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： 通過棘形輪的間歇性運動，使得 小車運動到 在描紅部分時，棘輪的帶齒部分未與齒輪嚙合，前輪的轉(zhuǎn)動角度不 改 變，當(dāng)小車 運動 到黑線軌跡部分時，棘輪的帶齒部分與齒輪 相 嚙合， 此時 小車前輪轉(zhuǎn)向發(fā)生變化， 小車 進(jìn)入下一個圓中運動， 以此 類推，小車不斷地 作 重復(fù)“ 8”字進(jìn)行運動。 行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)為 一個驅(qū)動輪，一個從動輪和一個轉(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，同時能夠?qū)崿F(xiàn) 需 要 的 運動。 微調(diào)機(jī)構(gòu) 一臺完整的機(jī)器包括：原動機(jī) 構(gòu) 、傳動機(jī) 構(gòu) 、執(zhí)行 部件 、控制部分、輔助設(shè)備。 通過對小車建立數(shù)學(xué)模型 能夠 實現(xiàn)小車的參數(shù)化設(shè)計 以及 優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計的效率 并且 得到較優(yōu) 秀 的設(shè)計方案。四方面考慮。 運動學(xué)分析模型 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 ： 軸繩輪半徑 ： 2r a、驅(qū)動： 當(dāng)重物下降 dh 時，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)過的角度為 2?d ，則有 22 rdhd ?? 則曲柄軸轉(zhuǎn)過的角度 idd 21 ?? ? 小車移動的距離為 2?dRds ?? b、轉(zhuǎn)向： 當(dāng)轉(zhuǎn)向桿 和 驅(qū)動軸間的夾角 ? 為時，曲柄轉(zhuǎn)過的角度為 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)動輪，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過角度 ? 時 則小車轉(zhuǎn)彎的曲率半徑為 1t a n ab ???? 小車行走 ds 過程中，小車整體 所 轉(zhuǎn)過 的 角度 ??dsd ? 當(dāng)小車轉(zhuǎn)過角度為 ? 時，有 ??????????c o ss indsdydsdx d、小車其他輪的軌跡 以輪 主動輪 為參考，則在小車的運動坐標(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，通過設(shè)定合理的參數(shù)的到了小車運 動軌跡如（圖 十四 ） 圖 十四 動力學(xué)分析模型 a、驅(qū)動 如圖：重物以加速度向下加速運動，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，又因為小車上的重塊需要下降 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?? ????????...............................................................