機(jī)械設(shè)計(jì)大賽無碳小車設(shè)計(jì)說明書-在線瀏覽
2025-03-05 17:17本頁面
【正文】 參數(shù)，建立直角坐標(biāo)系，理論軌跡下，可列出以下方程： 2p+2R+2c? 1500 …… ..……………………………… ..(21) 2 (R+2c)? 1350………………………………………… ..(22) R? 100+c ………………………………………… .…… ..(23) 10 又 小車轉(zhuǎn)彎時(shí)左輪曲率半徑滿足關(guān)系： ? = cb ??tan ………… (24) 轉(zhuǎn)彎時(shí)，小車曲率半徑滿足 R?? 根據(jù)以上式子，線性規(guī)劃取合理的值，所得結(jié)果如下： ? =250mm, 2p=600mm, R=250, ? =? 2c=150mm, b=200mm. 根據(jù)以上參數(shù)，可作出小車左右輪的軌跡圖 （ 21） 如圖所示： 11 圖 21 由于左輪驅(qū)動(dòng)，右輪從動(dòng)，故需計(jì)算 左輪有關(guān)參數(shù)，如圖粉色曲線所示。 在假定小車速率恒定運(yùn)動(dòng)的情況下，設(shè)小車驅(qū)動(dòng)輪的速率恒定為 v，周期為 T。 根 據(jù)小車一個(gè)周期內(nèi)的軌跡可繪制出小車運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 表 31 小車運(yùn)動(dòng)循環(huán)分析 0~ t1 t1~ t1+ t2 t1+ t2 ~2 t1+ t2 2t1+t2 ~2(t1+ t2 ) 小車啟動(dòng)，走直線，前輪轉(zhuǎn)角為0度。 軌跡由弧線過渡到直線，前輪回轉(zhuǎn) ? 度。歷時(shí) t2 后回到起始點(diǎn)。不完全齒輪以及凸輪機(jī)構(gòu)均可實(shí)現(xiàn) . 令： T=60s，后輪半徑 R1 =70mm,前輪 R2 =20mm,左輪周長 C= 12R? 則：左輪一周期內(nèi)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為： r1 =CS 半個(gè)周期內(nèi)，走直線所需圈數(shù)： r2 =CS1 13 走曲線所需圈數(shù)： r3=CS2 代入數(shù)據(jù)即可求得 : r1 = r2 = r3 = 根據(jù)以上 計(jì)算，可知，如果用不完全齒輪，在保證一定精度的情況下，導(dǎo)致齒輪過大，且須附加鎖止機(jī)構(gòu)，因此成本科及復(fù)雜度較高。如果用凸輪搖 塊 機(jī)構(gòu)，只需凸輪有四段圓弧即可，所以，凸輪輪廓曲線簡單，加工難度大大降低，加工精度也可相應(yīng)提高 。 圖 31 14 3． 2 放大機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由 可知， ? =，推程過大，導(dǎo)致凸輪過渡區(qū)域過大，嚴(yán)重影響控制精度。故須增加放大機(jī)構(gòu)。 如圖所示 。根據(jù)幾何關(guān)系有： a? +b? =c? +d? ……………………………………………………… .(31) 31412111 c o sc o sc o sc o s ???? ??????? cdba ………………………… ..(32) 33432313 c o sc o sc o sc o s ???? ??????? cdba ………………………… ..(33) 1311 ?? ? =? ………………………………………………………… ...(34) b 222 )( dca ??? ……………………………………………………… .(35) 311 tan?? ?? DE ……………………………………………………… ..(36) 332 tan?? ?? DE ……………………………………………………… ..(37) 根據(jù)小車尺寸，考慮到安裝問題， 選定合適參數(shù)，令a=20mm, 20?DE mm,又 ? =? ，可求得 控制機(jī)構(gòu)各尺寸參數(shù)如下： b=30mm,c=84mm, 1? =, 2? =。 T=60s,小車走直線所對應(yīng)凸輪的轉(zhuǎn)角為 1? = ?18021 ?SS =? ，走弧線所對應(yīng)的凸輪的轉(zhuǎn) 角為 2? =180 1??? =? 。 2 ? ~180? 推桿由 2? 上升到1? + 2? ，之后保持遠(yuǎn)休 3 180? ~? 回程，通過圓弧過渡，回到 2? 位臵，并保持休止 4 ? ~360? 推桿繼續(xù) 回程，推程變?yōu)?0 后保持休止?fàn)顟B(tài) 根據(jù) 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為了提高精確度，減少過渡時(shí)間，并且保證過渡平滑減少?zèng)_擊，同時(shí)考慮到整體尺寸，設(shè)定 凸輪基圓半徑 ?? mm,滾子半徑為 7mm,則大圓弧半徑為 mm381 ?? ，小圓弧半徑為 ?? ， 可設(shè)計(jì)圖輪 輪廓曲線 如下圖 （ 34） 所示： 17 圖 34 根據(jù)以上設(shè)計(jì)，可繪制控制機(jī)構(gòu)總體部署如圖 （ 35） 所示： 圖 35 18 第 4章、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及計(jì)算 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型 重物下落 產(chǎn)生的動(dòng)力需要經(jīng)過一定的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)速后傳動(dòng)到凸輪以驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使前輪轉(zhuǎn)向。由于小車整體尺寸比較小，傳動(dòng)距離較短，所以帶輪以及鏈輪機(jī)構(gòu)不能表現(xiàn)其優(yōu)勢，而且這倆種機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率低，精度不夠高。 齒輪系的設(shè)計(jì) 左輪轉(zhuǎn)速： rpmCSn 1 ?? 凸輪轉(zhuǎn)速： rpmn 12 ? 總傳動(dòng)比為： ?12i ? 20592050? 因此，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 ,1 ?? ?? cha ,各齒輪參數(shù)如下表： 19 表 41 齒輪參數(shù) 序號(hào) M Z Alpha(壓力角 )/度 d/ 毫米 da/ 毫米 df/ 毫米 db/ 毫米 b（齒寬） /毫米 1 20 20 20 2 50 20 10 3 20 20 20 4 59 20 10 校核： 各齒輪模數(shù)等參數(shù)都一致，且 Zmin =,17，如果齒數(shù)最大的齒輪滿足齒厚條件，則其他各齒輪也將滿足條件。 所以，所有齒輪都不會(huì)有齒廓變尖的情況。就機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)形式而言，用繞繩輪直接連接驅(qū)動(dòng)軸作為動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)最為簡便，能量損耗最低。 小車的運(yùn)動(dòng)過程分為啟動(dòng) — 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn) — 停止三個(gè)階段，在啟動(dòng)階段，小車需要較大的驅(qū)動(dòng)力矩來推動(dòng)小車前進(jìn)，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段要求小車的加速度很小，即驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定不變，停車階段主要是能量消耗完畢，動(dòng)能逐漸減少的零，是自動(dòng)的過程。 繞繩輪安裝位臵的確定 理論上，繞繩輪安裝在任何一根軸上都能實(shí)現(xiàn)小車的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向，但是，考慮到傳動(dòng)效率以及車體穩(wěn)定性問題，把繞繩輪安裝在驅(qū)動(dòng)輪軸上最合適。因此，把繞繩輪安裝在驅(qū)動(dòng)輪輪軸最合適。 前輪轉(zhuǎn)向阻力矩為： 2rM 。 對轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)做力分 想， 析： 階段 4： 23 圖 51 過渡階段 4，各構(gòu)件的狀態(tài)如圖 （ 51） 所示，對構(gòu)件分別做力分析 受力分析圖 （ 53） 如下 圖 521 24 圖 522 圖 523 圖 524 圖 525
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