無碳小車設(shè)計分析說明書[一等獎作品](編輯修改稿)
2025-07-26 14:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 向等），使小車走一條最優(yōu)的軌跡。微調(diào)機構(gòu)可以采用下面兩種方式微調(diào)螺母式、滑塊式如圖五圖五 由于理論分析與實際情況有差距，只能通過理論分析得出較優(yōu)的方案而不能得到最優(yōu)的方案。因此我們設(shè)計了一種機構(gòu)簡單的小車，通過小部分的改動便可以改裝成其它方案，再通過試驗比較得到最優(yōu)的小車。三 技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計階段的目標是完成詳細設(shè)計確定個零部件的的尺寸。設(shè)計的同時綜合考慮材料加工成本等各因素。通過對小車建立數(shù)學模型，可以實現(xiàn)小車的參數(shù)化設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計的效率和得到較優(yōu)的設(shè)計方案。充分發(fā)揮計算機在輔助設(shè)計中的作用。 為了簡化分析，先不考慮小車內(nèi)部的能耗機理。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。小車輪與地面的摩阻系數(shù)為，理想情況下認為重塊的重力勢能都用在小車克服阻力前進上。則有為第i個輪子對地面的壓力。為第i個輪子的半徑。為第i個輪子行走的距離為小車總質(zhì)量、。四方面考慮。 。下圖為當車輪半徑分別為（222mm，70mm），.....mm時小車行走的距離與小車內(nèi)部轉(zhuǎn)換效率的坐標圖（圖六）有上圖六可知滾動摩阻系數(shù)對小車的運動影響非常顯著，因此在設(shè)計小車時也特別注意考慮輪子的材料，輪子的剛度盡可能大，與地面的摩阻系數(shù)盡可能小。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的距離也提高一倍。因此應盡可能減少小車內(nèi)部的摩擦損耗，簡化機構(gòu)，充分潤滑。，車輪半徑依次增加10mm時的小車行走的距離與小車內(nèi)部轉(zhuǎn)換效率的坐標圖圖六圖七由圖可知當小車的半徑每增加1cm小車便可多前進1m到2m。因此在設(shè)計時應考慮盡可能增大輪子的半徑。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，則在小車的運動坐標系中，B的坐標C的坐標在地面坐標系中，有整理上述表達式有： 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（圖六）圖六a、驅(qū)動如圖：重物以加速度向下加速運動，繩子拉力為，有產(chǎn)生的扭矩，（其中是考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)。）驅(qū)動輪受到的力矩，曲柄輪受到的扭矩，為驅(qū)動輪A受到的壓力，為驅(qū)動輪A提供的動力，有（其中是考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)）b、轉(zhuǎn)向假設(shè)小車在轉(zhuǎn)向過程中轉(zhuǎn)向輪受到的阻力矩恒為，其大小可由赫茲公式求得，由于b比較小，故對于連桿的拉力，有c、小車行走受力分析設(shè)小車慣量為，質(zhì)心在則此時對于旋轉(zhuǎn)中心的慣量為（平行軸定理）小車的加速度為：整理上述表達式得：小車一旦設(shè)計出來在不改變其參數(shù)的條件下小車的軌跡就已經(jīng)確定，但由于加工誤差和裝配誤差的存在，裝配好小車后可能會出現(xiàn)其軌跡與預先設(shè)計的軌跡有偏離，需要糾正。其次開始設(shè)計的軌跡也許并不是最優(yōu)的，需要通過調(diào)試試驗來確定最優(yōu)路徑，著同樣需要改變小車的某些參數(shù)。為了得到改變不同參數(shù)對小車運行軌跡的影響，和指導如何調(diào)試這里對小車各個參數(shù)進行靈敏度分析。通過MATLAB編程得到幅值周期方向ibRa1曲柄半徑r1d轉(zhuǎn)向桿的長連桿長度單位：m轉(zhuǎn)向輪與曲柄軸軸心距 b=。搖桿長c=。驅(qū)動輪直徑D=。驅(qū)動輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a1=驅(qū)動輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a2=。驅(qū)動軸與轉(zhuǎn)向輪的距離d=。曲柄長r1=。繩輪半徑r2=需加工的零件：a．驅(qū)動軸6061空心鋁合金管。外徑6mm 內(nèi)徑3mmb．車輪聚甲醛板（POM板材）。厚度：8mm，規(guī)格尺寸：600*1200mm：a．單向離合器軸承2個型號Bearing Number外型尺寸(mm)FC系列dDFC6K(2)610b．RBL關(guān)節(jié)軸承1個：SQ 5RSc．調(diào)心球軸承1個軸承代號dDB1355196d．深溝球軸承1個型號內(nèi)徑(d)外徑(D)R85zz58d．圓柱直齒輪1對小齒輪：模數(shù)=1，齒數(shù)=15，外徑=17mm，內(nèi)孔=3mm，厚度：大齒輪：模數(shù)=1，齒數(shù)=45，外徑=47mm，內(nèi)徑=10mm，厚度=10mm材質(zhì)：夾布塑料為了進一步分析本方案的可行性，我們利用了proe和MATLAB進行了動態(tài)仿真，詳見視頻。四 小車制作調(diào)試及改進詳見工藝分析方案報告小車的調(diào)試是個很重要的過程，有了大量的理論依據(jù)支撐，還必須用大量的實踐去驗證。小車的調(diào)試涉及到很多的內(nèi)容，如車速的快慢，繞過障礙物，小車整體的協(xié)調(diào)性，小
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