無(wú)碳小車說(shuō)明書(shū)-在線瀏覽
2024-09-01 05:12本頁(yè)面
【正文】 根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計(jì)一種可將該重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來(lái)驅(qū)動(dòng)小車行走的裝置。該自行小車在前行時(shí)能夠自動(dòng)避開(kāi)賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔1米，放置一個(gè)直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒）。給定重力勢(shì)能為4焦耳（取g=10m/s2），用質(zhì)量為1Kg的重塊鉛垂下降來(lái)獲得，落差400177。要求小車前行過(guò)程中完成的所有動(dòng)作所需的能量均由此能量轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式。作品的設(shè)計(jì)需要有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。小車的設(shè)計(jì)是提高小車性能的關(guān)鍵。采用了Inventor、UG、CAD等軟件輔助設(shè)計(jì)。為了方便設(shè)計(jì)這里根據(jù)小車所要完成的功能將小車劃分為五個(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)）。下面為我們?cè)O(shè)計(jì)圖框（圖2）圖2在選擇方案時(shí)應(yīng)綜合考慮功能、材料、加工、制造成本等各方面因素，同時(shí)盡量避免直接決策，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)。因此要求車架要具有較大的強(qiáng)度、重心較低，而且便于零件的安裝。原動(dòng)機(jī)構(gòu)工作原理，重物塊下降的勢(shì)能通過(guò)定滑輪傳遞給繞線軸，繞線軸上的齒輪與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪嚙合，推動(dòng)整車前進(jìn)。2． 起動(dòng)后，繞線軸半徑變小，轉(zhuǎn)速提高，轉(zhuǎn)矩變小，和阻力平衡后小車勻速運(yùn)動(dòng)。要使小車行駛的更遠(yuǎn)及按設(shè)計(jì)的軌道精確地行駛，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必需傳遞效率高、傳動(dòng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕等。帶輪具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、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，所以帶輪傳動(dòng)不適合本本小車設(shè)計(jì)。因此綜合實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等內(nèi)容，最終選擇齒輪傳動(dòng)。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也同樣需要具有盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件易加工等基本條件。能實(shí)現(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)有：曲柄連桿+搖桿、曲柄搖桿、不完全齒齒輪+曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)+搖桿等等。重物連桿曲柄繞線輪、定滑輪搖桿導(dǎo)向輪圖6 小車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用空間曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。如圖7所示：圖7 小車的轉(zhuǎn)向軌跡示意圖行走機(jī)構(gòu)即為三個(gè)輪子，通過(guò)對(duì)比有機(jī)玻璃、鋁板、鋁塑板制作的輪子，有機(jī)玻璃強(qiáng)度、硬度適中，價(jià)格合理，重量輕，但是長(zhǎng)時(shí)間承載重物車輪會(huì)發(fā)生變形并且加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱會(huì)然材料發(fā)生加工變形，不利于控制加工精度；摩擦力太大，車子行駛過(guò)程中會(huì)消耗很多能量。因此選用6061鋁板來(lái)加工輪子。（1）差速器涉及到最小能耗原理，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，多齒輪進(jìn)行嚙合，精度要求較高，因此不適合小車設(shè)計(jì)。（3）單輪驅(qū)動(dòng)即只利用一個(gè)輪子作為驅(qū)動(dòng)輪，另一個(gè)為從動(dòng)輪（承重輪）。其效率比利用差速器高，傳動(dòng)精度比利用單向軸承高，但前進(jìn)速度不如差速器穩(wěn)定。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在小車設(shè)計(jì)中是相當(dāng)重要的機(jī)構(gòu)，可以滿足小車在不同場(chǎng)地以及不同情況下實(shí)現(xiàn)走8字路線。微調(diào)機(jī)構(gòu)用來(lái)調(diào)整裝配誤差以及使小車的運(yùn)動(dòng)軌跡更加精確穩(wěn)定，設(shè)計(jì)小車的調(diào)節(jié)裝置分為粗調(diào)和微調(diào)兩個(gè)部分，其中粗調(diào)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)較大轉(zhuǎn)彎幅度的調(diào)整。其功能是在進(jìn)行微量調(diào)節(jié)時(shí)，在長(zhǎng)杠桿一側(cè)調(diào)整一個(gè)較大刻度值，而在與搖桿相連的杠桿另一端就會(huì)得到一個(gè)較小的值。調(diào)節(jié)裝置如圖8所示：曲柄微調(diào)螺栓搖桿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)圖8曲柄搖桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)示意圖3技術(shù)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)小車的功能分析小車需要完成重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)自身行走。由能量守恒定律得： 由此可得小車運(yùn)動(dòng)的距離 克服運(yùn)行阻力：（如圖9受力分析）車體運(yùn)行阻力包括慣性阻力和靜阻力慣性阻力（N）=P0 a (小車啟動(dòng)加速度)靜阻力一般包括基本阻力、彎道阻力、坡道阻力、氣流阻力等
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