無(wú)碳小車設(shè)計(jì)分析說(shuō)明書(shū)[一等獎(jiǎng)作品]-文庫(kù)吧資料
2025-07-05 14:41本頁(yè)面
【正文】 L關(guān)節(jié)軸承1個(gè)：SQ 5RSc．調(diào)心球軸承1個(gè)軸承代號(hào)dDB1355196d．深溝球軸承1個(gè)型號(hào)內(nèi)徑(d)外徑(D)R85zz58d．圓柱直齒輪1對(duì)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(jìn)一步分析本方案的可行性，我們利用了proe和MATLAB進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，詳見(jiàn)視頻。繩輪半徑r2=需加工的零件：a．驅(qū)動(dòng)軸6061空心鋁合金管。驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離d=。驅(qū)動(dòng)輪直徑D=。通過(guò)MATLAB編程得到幅值周期方向ibRa1曲柄半徑r1d轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng)連桿長(zhǎng)度單位：m轉(zhuǎn)向輪與曲柄軸軸心距 b=。其次開(kāi)始設(shè)計(jì)的軌跡也許并不是最優(yōu)的，需要通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)來(lái)確定最優(yōu)路徑，著同樣需要改變小車的某些參數(shù)。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)軸的繩輪半徑a、驅(qū)動(dòng)：當(dāng)重物下降時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸（軸2）轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，則有則曲柄軸（軸1）轉(zhuǎn)過(guò)的角度小車移動(dòng)的距離為（以A輪為參考）b、轉(zhuǎn)向：當(dāng)轉(zhuǎn)向桿與驅(qū)動(dòng)軸間的夾角為時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)輪，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過(guò)角度時(shí)，如圖：則小車轉(zhuǎn)彎的曲率半徑為小車行走過(guò)程中，小車整體轉(zhuǎn)過(guò)的角度當(dāng)小車轉(zhuǎn)過(guò)的角度為時(shí)，有d、小車其他輪的軌跡以輪A為參考，則在小車的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中，B的坐標(biāo)C的坐標(biāo)在地面坐標(biāo)系中，有整理上述表達(dá)式有： 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（圖六）圖六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，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)。，車輪半徑依次增加10mm時(shí)的小車行走的距離與小車內(nèi)部轉(zhuǎn)換效率的坐標(biāo)圖圖六圖七由圖可知當(dāng)小車的半徑每增加1cm小車便可多前進(jìn)1m到2m。同時(shí)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。 。為第i個(gè)輪子行走的距離為小車總質(zhì)量、。則有為第i個(gè)輪子對(duì)地面的壓力。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。充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在輔助設(shè)計(jì)中的作用。設(shè)計(jì)的同時(shí)綜合考慮材料加工成本等各因素。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的小車，通過(guò)小部分的改動(dòng)便可以改裝成其它方案，再通過(guò)試驗(yàn)比較得到最優(yōu)的小車。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。微調(diào)機(jī)構(gòu)就屬于小車的控制部分。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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定實(shí)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(dòng)。從動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)輪間的差速依靠與地面的運(yùn)動(dòng)約束確定的。單輪驅(qū)動(dòng)即只利用一個(gè)輪子作為驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)為導(dǎo)向輪，另一個(gè)為從動(dòng)輪。單向軸承實(shí)現(xiàn)差速的原理是但其中一個(gè)輪子速度較大時(shí)便成為從動(dòng)輪，速度較慢的輪子成為主動(dòng)輪，這樣交替變換著。雙輪差速驅(qū)動(dòng)可以避免雙輪同步驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)的問(wèn)題，可以通過(guò)差速器或單向軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)差速。對(duì)于后輪可以采用雙輪同步驅(qū)動(dòng)，雙輪差速驅(qū)動(dòng)，單輪驅(qū)動(dòng)。但由于加工問(wèn)題材料問(wèn)題安裝問(wèn)題等等具體尺寸需要進(jìn)一步分析確定。有摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為 對(duì)于相同的材料為一定值。（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。差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車能走的最遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)方案。差速轉(zhuǎn)彎差速拐是利用兩個(gè)偏心輪作為驅(qū)動(dòng)輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不一樣，從而使兩個(gè)輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。曲柄搖桿結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但和凸輪一樣有一個(gè)滑動(dòng)的摩擦副，其效率低。在本小車設(shè)計(jì)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(jì)并不困難，加上個(gè)鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。在本小車設(shè)計(jì)中由于：凸輪輪廓加工比較困難、尺寸不能夠可逆的改變、精度也很難保證、重量較大、效率低能量損失大（滑動(dòng)摩擦）因此不采用 曲柄連桿+搖桿 優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤(rùn)滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來(lái)維系的，它不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來(lái)保持接觸。凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，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)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滿足要求的來(lái)回?cái)[動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)拐彎避障的功能。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動(dòng)比穩(wěn)定但價(jià)格較高。、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉、緩沖吸震等特點(diǎn)但其效率及傳動(dòng)精度并不高。，直接由動(dòng)力軸驅(qū)動(dòng)輪子和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輪上。基于以上分析我們提出了輸出驅(qū)動(dòng)
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