第一篇：無碳小車說明書完[推薦]

無碳小車 設(shè)計說明書

2011-5-20

目錄

一：摘要;：?????????????????? 二：引言：?????????????????? 三：任務(wù)和要求?????????????????? 3.1設(shè)計思路 ?????????????????? 3.2基本原理?????????????????? 四：方案設(shè)計及論證?????????????????? 4.1機械方案設(shè)計?????????????????? 4.1.1傳動系統(tǒng)?????????????????? 4.1.2轉(zhuǎn)向系統(tǒng)?????????????????? 4.2工藝方案設(shè)計 ??????????????????7 4.3小車整體及外觀設(shè)計 ???????????????8 4.4最終方案 ????????????????????8 五：材料及成本分析

5.1小車整體材料種類 ????????????????9 5.2小車各部位材料選擇 ???????????????9 5.3小車經(jīng)濟成本分析 ????????????9 六：參考文獻?????????????????? 七：無碳小車徽標??????????????????

摘要

是依據(jù)競賽命題主題“無碳小車”，提出一種“無碳”方法，帶動小車的運行，即給定一重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計了一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)化為機械能并用來驅(qū)動小車行走的裝置。該自行小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔1米，放置一個直徑為20mm，高為200mm的彈性障礙圓棒）。此模型最大的特點是將重力勢能轉(zhuǎn)化為齒輪的轉(zhuǎn)動，進而根據(jù)大小齒輪的粘合帶動驅(qū)動輪和轉(zhuǎn)向輪，從而按照規(guī)定的路線完成任務(wù)。本文將對無碳小車模型的設(shè)計過程，結(jié)構(gòu)功能特點等進行詳細的介紹。

關(guān)鍵詞：無碳小車 齒輪粘合 驅(qū)動輪 轉(zhuǎn)向輪 安全高效 方便靈活 創(chuàng)新理念。

二：引言：

1.1 “環(huán)保在身邊之‘無碳生活’”一帖在東楚網(wǎng)黃石新聞網(wǎng)發(fā)出后，眾多網(wǎng)友紛紛跟帖支招，倡導(dǎo)“無碳生活”。多數(shù)網(wǎng)友認為，對社會整體而言，完全“無碳”難以做到，但有意識地減少“碳排放”，卻是隨時隨地可做的事，勿因善小而不為??

1.2 隨著社會科技的發(fā)展，人們的生活水平的提高，無碳對于人們來說，顯得越來越重要，建設(shè)無碳社會，使得生活更加的環(huán)保，沒有任何的污染。1.3無碳小車的設(shè)計與發(fā)明，是國家和社會對能源問題和環(huán)境問題的更加重視

1.4“無碳車是比較環(huán)保的短途代步工具，節(jié)能、經(jīng)濟、方便，環(huán)保。因此，在人均擁有汽車比例很高的歐美發(fā)達國家，無一例外選擇了提倡推廣低碳車。”許多人認為，確保無碳車道便利通達，既是現(xiàn)實選擇，也是大勢所趨。現(xiàn)在許多發(fā)達國家都把無碳技術(shù)運用到各個領(lǐng)域，像交通，家庭用具等，這也是我國當今所要求以及努力的方向。

針對目前這一現(xiàn)狀，我們設(shè)計了無碳小車模型，用重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能提供了一種全新的思路，以便更好的解決以上問題。

三：任務(wù)和要求

設(shè)計思路

1，根據(jù)能量守恒定律，物塊下落的重力勢能直接轉(zhuǎn)化為小車前進的動能時，能量損失最少，所以小車前進能量來源直接由重物下落過程中減少的重力勢能提供為宜。

2、根據(jù)小車功能設(shè)計要求（小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)置的障礙物），小車前進的路線具有一定的周期性；考慮到小車轉(zhuǎn)向時速度有損失，小車前進的線路是命題設(shè)計要求的最優(yōu)解。

3、結(jié)構(gòu)的設(shè)計與成本分析、加工工藝設(shè)計統(tǒng)籌考慮，力求產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計。

4、徽標：沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院

基本原理

該方案由物塊從0.5米高處鉛直下落，通過懸線，滑輪，齒輪系來帶動小車先勻速前進后靠慣性繼續(xù)前行。再由齒輪，凸輪，連桿，彈簧，從起步處開始轉(zhuǎn)向走出s形路線，來使小車完成轉(zhuǎn)向目的。

設(shè)計亮點

1，齒輪系:由齒輪系的傳動比功能來使重物勻速下落，小車勻速前進。這樣有利于小車穩(wěn)定轉(zhuǎn)向和增長小車前進距離。2，凸輪：轉(zhuǎn)向穩(wěn)定且消耗能量較小。3，后輪：輪直徑較大，利于增大前進距離和小車的穩(wěn)定。驅(qū)動系統(tǒng)（1）方案：

根據(jù)競賽命題要求（小車前行過程中完成的所有動作所需的能量均重物下落減少重力勢能轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式）及能量守恒定律，物塊下落的重力勢能直接轉(zhuǎn)化為小車前進的動能時，能量損失最少，所以以繩拉力為動力為宜。拉力作用于固定在后輪軸上的帶輪上，形成力矩，力矩對該原動輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)，從而帶動其同軸上的大齒輪轉(zhuǎn)動，再由大齒輪傳給后軸上的小齒輪使小車前進。

（2）以上方案作用：

由于設(shè)計該小車的前進過程是 靜止—加速—勻速—減速 的過程。啟動時轉(zhuǎn)矩稍大于阻力使小車啟動，啟動后轉(zhuǎn)矩與阻力平衡小車勻速前進。當重物下落完畢時小車靠慣性減速行駛。

（3）運動過程：

用纏線方法來使小車驅(qū)動。細線的一端連接物塊，另一端均勻緊密纏繞在帶輪上。在通過齒輪系傳送使小車前進。齒輪的傳動比是****。帶輪轉(zhuǎn)一圈，后軸轉(zhuǎn)**圈。物塊下降**mm小車前進**mm。

四：方案設(shè)計及論證

機械方案設(shè)計

1、命題要求：給定一重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置。

2、設(shè)計方案： a)設(shè)計結(jié)構(gòu)：

無碳小車系統(tǒng)主要分四個結(jié)構(gòu)：動力裝置、傳動裝置、轉(zhuǎn)向裝置、車身裝置。

無碳小車動力裝置傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)向機構(gòu)車身裝置 圖1：結(jié)構(gòu)模塊圖

克的重塊從距小車平板565mm位置上（落差500mm+重塊高65mm）下落。通過細線以及滑輪連接到小車驅(qū)動軸上。經(jīng)過這樣一個系統(tǒng)可以實現(xiàn)把重塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能。

圖2：驅(qū)動裝置圖

b)傳動系統(tǒng)：通過齒輪齒數(shù)的不同，來改變傳動比，以確保固定的周期。c)轉(zhuǎn)向機構(gòu)：通過雙曲桿搖柄機桿連接槽輪及前輪，使轉(zhuǎn)向輪按照嚴格的正弦曲線形走，實現(xiàn)最終的預(yù)想軌跡。

圖3：轉(zhuǎn)向機構(gòu)圖

車身體：多處掏空，減輕重量。載重利用槽機構(gòu)，既減輕了重量，又保證重物不滑落。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（1）方案： 根據(jù)小車功能設(shè)計要求（小車在前行時能夠自動避開賽道設(shè)置的障礙物）及轉(zhuǎn)向特點，采取小車前進軌跡為：S形曲線。根據(jù)凸輪外弧曲線是小車前輪偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度（2）運動過程： 當凸輪轉(zhuǎn)動擠壓連桿，在彈簧的作用下，連桿來回伸縮，通過前輪輪叉使前輪轉(zhuǎn)動，從而使小車轉(zhuǎn)向

傳動系統(tǒng)（1）方案：

根據(jù)競賽命題要求（小車前行過程中完成的所有動作所需的能量均重物下落減少重力勢能轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式；小車在前行時能夠自動避開賽道設(shè)置的障礙物），通過齒輪和傳動軸將小車動力傳遞到小車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。（2）以上方案作用： 傳動系統(tǒng)是連接動力系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的橋梁，通過固定在帶輪上的大齒輪轉(zhuǎn)動帶動凸輪軸上的齒輪轉(zhuǎn)動，從而使凸輪轉(zhuǎn)動。實現(xiàn)小車轉(zhuǎn)向動力的來源。2.2工藝方案設(shè)計

1、命題要求：以5焦耳重力勢能為唯一能量的、具有連續(xù)避障功能的三輪小車。加工工藝：

用普通車床、銑床、線切割加工普通工件。由于選材為鋁質(zhì)地較為柔軟，所以在車銑加工中轉(zhuǎn)速不宜過快。要求工件表面光滑，尺寸精確。裝配時各零件主要用螺釘，鍵來組裝。拉繩用**。滑動位置用軸承，卡簧來組裝。基本過程：

先用毛坯下料，再根據(jù)加工零件不同，選用不同工種進行精加工。最后通過組裝調(diào)試修改來完成。

2主要零件工藝分析：主要零件尺寸及其加工過程：

底板：用鋁板毛坯下料—數(shù)控銑床加工出模型—鉆床打孔攻絲

車輪： 用鋁板毛坯下料—數(shù)控銑床加工

軸 : 用鋁柱毛坯下料—數(shù)控車床加工—打磨

軸支架： 用鋁塊毛坯下料—普銑加工出型—鉆床打孔攻絲

齒輪： 用鋁板毛坯下料—線切割加工—打磨

立板： 用鋁板毛坯下料—普銑掏空—鉆床打孔攻絲 凸輪：用鋁板毛坯下料—數(shù)控銑床加工—打磨 連桿：用鋁柱毛坯下料—普車加工—打磨 其余零件用標準件即可。

注，——— 不作精確要求，合適即可。

1、齒輪機構(gòu)：齒輪是機械結(jié)構(gòu)中最常見的傳動系統(tǒng)零件，本小車中齒輪機構(gòu)用在了兩個部分：第一部分，驅(qū)動輪啟動部分；第二部分，凸輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動部分。通常加工方法為插齒機或滾齒機，由于加工設(shè)備的限制，本小車中所有的齒輪都

是用線切割機床完成的。

2、凸輪：凸輪機構(gòu)是本小車中要完成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要零部件。由于該零件要求精度高，外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此采用數(shù)控銑方法進行加工。首先通過UG制圖軟件造出凸輪的三維立體模型，再通過加工編程軟件masterCAM進行編程加工。

1、帶輪機構(gòu)：本無碳小車中帶輪機主要用于驅(qū)動輪部分的傳動，材料采用

尼龍，這樣零件本身重量輕，容易加工，加工方法采用普通車床。

3、軸類零件：根據(jù)軸類零件的特點，本小車所有軸類零件均采用了普通車

床進行加工。

4、板類、桿類零件：板類零件的主要零件為車體主板，本小車車體主板采

用數(shù)控銑進行，小車剩余其它板類、桿類零件均采用普通銑床方法進行加工。2.1小車整體及外觀設(shè)計(初步設(shè)計)小車底板設(shè)計：小車底板寬度180mm，總長度300mm，前半部分采用等腰梯

形，上底100mm，下底180mm，高100mm，后半部分為矩形設(shè)計長為200mm，寬度為180mm。底板厚度3mm。

重物支撐架設(shè)計：采用長度為600mm，寬度50mm，厚度為3mm中部為空的塑料板，另外重物支撐架兩邊用兩根長度為300mm的塑料棒支撐。

轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計：轉(zhuǎn)向連桿統(tǒng)一采用直徑1mm的硬質(zhì)鋁棒，中軸采用鋼棒。

轉(zhuǎn)向輪位于小車中軸線上，轉(zhuǎn)向輪軸線與前底板相距30mm。轉(zhuǎn)向輪外徑為50mm，最大寬度15.625mm。

后輪驅(qū)動設(shè)計：后輪外徑60mm，寬度為10mm，兩輪中軸線離后底板30mm，采用嵌入式放置，小齒輪位于兩后輪連線中心處。

外 觀 設(shè) 計：外觀標幅以學(xué)校標志為主。注重不同顏色涂漆的結(jié)合使用。載 物 放 置：放與小車中前部，使其同時起到平衡小車的作用。

2.2最終方案

本次方案設(shè)計中，分初次比賽用車和后期比賽用車（如果許可，可以直接用后期設(shè)計方案），前后用車主要不同處在于前輪轉(zhuǎn)向及軌道設(shè)計，與費用不產(chǎn)生太大影響，但是方案二為我組主要設(shè)計方案。能量系統(tǒng)設(shè)計，以經(jīng)發(fā)條實現(xiàn)二次轉(zhuǎn)換為主，但也有備用方案。備用方案僅做意見保留。

五：材料及成本分析

5.1小車應(yīng)用材料種類：

塑料 硬質(zhì)鋁 磁鐵 鋼柱 細線

5.2小車整體材料種類

本次方案中主要材料種類如下： 小車底板及重物支撐架：塑料為主.后輪設(shè)計：塑料為主（成品設(shè)計）。前輪（前期）：硬質(zhì)鋁。齒輪：塑料（成品設(shè)計）。重物下落固定物：磁鐵。連桿等：硬質(zhì)鋁。前后輪中軸：鋼。裝飾：塑料為主。發(fā)條：買標準品。5.3小車經(jīng)濟成本分析：

1）小車主要零件成本分析

1、驅(qū)動輪：驅(qū)動輪采用普通鋁合金，市場價格約為25元/公斤，材料費與工時費合用約210元（其中加工工時費約為160元）。

2、主板及支架：主板采用普通鋁合金，市場價格約為25元/公斤，材料費與工時費合用約400元（其中加工工時費約為300元）。

3、帶輪：帶輪材料為尼龍，市場價格約為20元/公斤，材料費與工時費合用約100元（其中加工工時費約為60元）。

4、軸類零件：采用普通鋁合金制作，市場價格約為25元/公斤，材料費與工時費合用約60元（其中加工工時費約為40元）。

5、標準件：軸承、螺釘、細繩等，材料費約為110元。2）總經(jīng)濟成本分析

1、主要零部件中普通鋁合金需要大約8公斤，材料費用為200元；尼龍類材料需要大約2公斤，材料費用為40元；

2、主要零部件加工工時費約為560元；

3、其他材料（包括軸承、手工制作鋁板型材等）費用110元；

經(jīng)過以上分析本無碳小車的經(jīng)濟成本大約為670元。

六：參考文獻: [1]周良德,朱泗芳.現(xiàn)代工程圖學(xué).湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2002。[2] 程靳, 黃毅.理論力學(xué).哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.2009。[3] 趙近芳,黃克立.大學(xué)物理學(xué).北京郵電大學(xué)出版社。2008。

[4] 齒輪機構(gòu)及其設(shè)計,主編:邱映輝等,機械設(shè)計,清華大學(xué)出版社,2004。[5] 王躍進,機械原理作,北京大學(xué)出版社,2009。

[6] 陳鐵鳴主編.機械設(shè)計.第四版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006 [7] 王連明宋寶玉等主編.機械設(shè)計課程設(shè)計.第二版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2005

[8] 北京科技大學(xué)，東北大學(xué)編.工程力學(xué).第4版.北京：高等教育出版社，2008.七：無碳小車徽標

第二篇：無碳小車說明書

無碳小車說明書

（本小組選擇的競賽項目是競賽項目二）

一、小車整體說明

小車整體結(jié)構(gòu)上面，我們根據(jù)小車功能要求和機器的構(gòu)成（原動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、控制部分），把小車分為驅(qū)動部分、轉(zhuǎn)向部分兩個模塊進行分析和設(shè)計。

在此基礎(chǔ)上，小車采用三輪機構(gòu)，后輪驅(qū)動，前輪轉(zhuǎn)向，重物下落的過程中通過齒輪傳動機構(gòu)，將重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車運動的動能，在后輪驅(qū)動下，再通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的凸輪傳動，將后輪的行走轉(zhuǎn)化為前輪的轉(zhuǎn)向，以便達到預(yù)期的要求。

考慮到競賽項目二要求的樁距是（400±100）mm，小車車身在允許范圍內(nèi)應(yīng)盡可能小，并且行走的軌跡也要盡可能的短，這樣才能夠避免小車車身碰到障礙物或者小車駛出乒乓球桌。

二、驅(qū)動部分

原理分析：根據(jù)小車功能要求，給定一重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置。該自行小車在半張標準乒乓球臺（長1525mm、寬1370mm）上，繞相距一定距離的兩個障礙沿8字形軌跡繞行，繞行時不可以撞倒障礙物，不可以掉下球臺。以小車繞行的圈數(shù)、以及碰倒或避開障礙的多少來綜合評定成績。在設(shè)計要求中，驅(qū)動部分是將物塊重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，并在有限的動能下，使小車能夠移動盡可能多的距離，讓成績達到盡可能好。

機構(gòu)分析：為達到既定要求，首先，在驅(qū)動機構(gòu)上，我們通過一個繩輪驅(qū)動機構(gòu)將重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車后輪的驅(qū)動動能，具體就是將繩子繞過高40cm的定滑輪，一端連在重物上，另一端固定的繞在驅(qū)動軸上，通過重物下落帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)后輪的驅(qū)動。然后，為了使小車運動的距離達到盡可能長，我們使用了一個齒輪傳動機構(gòu)，通過齒輪的運轉(zhuǎn)和傳遞，使得在繩長確定即能量一定的情況下，小車后輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)越多，進而盡可能的增加繞行的圈數(shù)，但在這個過正中，不能因為摩擦力的情況而發(fā)生自鎖現(xiàn)象，在這些情況下，我們抉擇出最佳的傳動比和傳力繩。驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡圖如下

三、傳動轉(zhuǎn)向部分

要實現(xiàn)盡可能多的使小車重復(fù)完成繞八字運動，傳動及轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵，此處我們來分析一下轉(zhuǎn)向機構(gòu)。

基本原理：

1、傳動機構(gòu)：傳動機構(gòu)的功能是把動力和運動傳遞到轉(zhuǎn)向機構(gòu)和驅(qū)動輪上。要使小車繞的圈數(shù)更多及按設(shè)計的軌道精確地行駛，傳動機構(gòu)必需達到傳遞效率高、傳動穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單重量輕等要求。在這些要求上我們想過以下幾種方法來解決：

1、不用其它額外的傳動裝置，直接由動力軸驅(qū)動輪子和轉(zhuǎn)向機構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡單。在不考慮其它條件時這是最優(yōu)的方式。

2、.帶輪具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸震等特點但其效率及傳動精度并不高。不適合本小車設(shè)計。

3.齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定但價格較高。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。

2、轉(zhuǎn)向機構(gòu)：轉(zhuǎn)向機構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。轉(zhuǎn)向機構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡單，零部件已獲得等基本條件，同時還需要有特殊的運動特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滿足要求的來回擺動，帶動轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。

能實現(xiàn)該功能的機構(gòu)有：凸輪機構(gòu)搖桿、曲柄連桿搖桿、曲柄搖桿、差速轉(zhuǎn)彎等等。

凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，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)的任意預(yù)期往復(fù)運動。優(yōu)點：只需設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭蛹玫饺我獾念A(yù)期運動，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便；缺點：凸輪輪廓加工比較困難。在本小車設(shè)計中由于：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（滑動摩擦）

曲柄連桿搖桿 優(yōu)點：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，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維系的，它不像凸輪機構(gòu)有時需利用彈簧等力封閉來保持接觸。缺點：一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或運動軌跡，且設(shè)計較為復(fù)雜；當給定的運動要求較多或較復(fù)雜時，需要的構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)往往比較多，這樣就使機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機構(gòu)運動規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加；機構(gòu)中做平面復(fù)雜運動和作往復(fù)運動的構(gòu)件所長生的慣性力難以平衡，在高速時將引起較大的振動和動載荷，故連桿機構(gòu)常用于速度較低的場合。在本小車設(shè)計中由于小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大故機構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機構(gòu)并不復(fù)雜，利用 MATLAB 進行參數(shù)化設(shè)計并不困難，加上個鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。對于安裝誤差的敏感性問題我們可以增加微調(diào)機構(gòu)來解決。曲柄搖桿 結(jié)構(gòu)較為簡單，但和凸輪一樣有一個滑動的摩擦副，其效率低。其急回特性導(dǎo)致難以設(shè)計出較好的機構(gòu)。差速轉(zhuǎn)彎 差速拐是利用兩個偏心輪作為驅(qū)動輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉(zhuǎn)動半徑不一樣，從而使兩個輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。小車通過差速實現(xiàn)拐彎避障。差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車能走的最遠的設(shè)計方案。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。（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)向機構(gòu)的方案。

機構(gòu)分析：首先，要實現(xiàn)繞八字運動，可以采用圓柱凸輪+搖桿。設(shè)計適當?shù)臏喜郏瑘A柱凸輪做定軸轉(zhuǎn)動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)不斷的任意往復(fù)運動，通過分析走八字時轉(zhuǎn)向輪的運動規(guī)律可以獲得搖桿的運動規(guī)律，以此規(guī)律為依據(jù)可以分析出圓柱凸輪溝槽的軌跡。其次，要使八字盡可能多，這就要求我們必須減少能量損失，提高能量利用率。考慮到齒輪具有效率高，工作可靠，傳動比穩(wěn)定的特點，我們采用齒輪傳動，通過一對嚙合的直齒輪機構(gòu)將驅(qū)動住的轉(zhuǎn)動傳遞給圓柱凸輪。另外為盡量減小摩擦帶來的能量損失，可通過使用潤滑油潤滑的方式來減小摩擦。小車傳動及轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡圖如下

四、理論分析

（1）小車軌跡形狀及長度

我們是根據(jù)伯努利雙扭線來設(shè)計小車的8字軌跡，它的直角方程是（x2+y2）2=a2（x2-y2），軌跡的周長C=5.244a，雙紐線

考慮到小車運動的實際情況，上圖中m,n兩點代表兩木樁，在autoCAD中畫出mn=300mm,400mm,500mm的圖像，求出周長。然后用EXCEL的函數(shù)功能求出不同樁距的相關(guān)數(shù)據(jù)

autoCAD繪制的雙紐線

Excel表格。

（2）圓柱凸輪溝槽的確定

1/21/2通過伯努利雙扭線，解出y=?（-x2+（8a2x2+a4）/2-a2/2），yy，=-x+4ax/(8x2+a2)1/2，求出y，這樣可以求出輪子的轉(zhuǎn)角為α，因為轉(zhuǎn)動桿的長度和前輪與轉(zhuǎn)動副的距離一定，分別可設(shè)b，a，c，利用三角函數(shù)求得桿的轉(zhuǎn)角為β=arcsin（csinα/b）(β取鈍角)，這樣溝槽的函數(shù)h=a*sin（α+β），利用h的變化設(shè)計溝槽，使輪子按照預(yù)定的軌跡轉(zhuǎn)動。

（3）小車后輪直徑齒輪傳動比

設(shè)小車運動軌跡長度為S，驅(qū)動軸齒輪對與凸輪同軸齒輪的傳動比為i，后輪直徑為D。根據(jù)設(shè)計要求，小車完成一次八字，圓柱凸輪旋轉(zhuǎn)一周，后輪旋轉(zhuǎn)i 周，即

i×πD=S

D=S/πi

第三篇：無碳小車說明書

目錄

1.摘要..............................................................1 2.引言..............................................................1 3目的..............................................................1 4工作原理和設(shè)計理論推導(dǎo)............................................1 4.1總體結(jié)構(gòu).....................................................1 4.2設(shè)計方案介紹與計算分析.......................................2 4.2.1無碳小車模塊機構(gòu)介紹...................................3 5.設(shè)計總結(jié).........................................................8 6.附件

1.摘要

本作品是依據(jù)工程訓(xùn)練綜合能力競賽命題主題“無碳小車”，提出一種“無碳”方法，帶動小車運行，即給定一定重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)化為機械能并用來驅(qū)動小車行走的裝置。該小車通過微調(diào)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自動走“S“字直線繞障。此模型最大的特點是通過兩個不完全齒輪驅(qū)動前輪擺動，進行可調(diào)整的周期性擺動，使前輪的擺動節(jié)拍具有可調(diào)性。本文將對無碳小車的設(shè)計過程，功能結(jié)構(gòu)特點等進行詳細介紹，并介紹創(chuàng)新點。

2.引言

隨著社會科技的發(fā)展，人們的生活水平的提高，無碳對于人們來說，顯得越來越重要，建設(shè)無碳社會，使得生活更加的環(huán)保，沒有任何的污染。節(jié)能、環(huán)保、方便、經(jīng)濟，是現(xiàn)代社會所提倡的。現(xiàn)在許多發(fā)達國家都把無碳技術(shù)運用到各個領(lǐng)域，像交通，家具等，這也是我國當今所要求以及努力的方向。針對目前這一現(xiàn)狀，我們設(shè)計了無碳小車模型，用重力勢能轉(zhuǎn)化為機械能提供了一種全新的思路，以便更好的解決以上問題。

3目的

本作品設(shè)計的目的是圍繞命題主題“無碳小車”，即不利用有碳資源，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化原理，利用重力勢能驅(qū)動帶動具有方向控制功能的小車模型。這種模型比較輕巧，結(jié)構(gòu)相對的簡單，能夠成功的將重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，從而完成小車前行過程中的所有動作。

4工作原理和設(shè)計理論推導(dǎo)

4.1總體結(jié)構(gòu)

圖 1 無碳小車總體結(jié)構(gòu)

無碳小車模型的主要機構(gòu)有驅(qū)動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、行走機構(gòu)及微調(diào)機構(gòu)。主要部件如下圖2所示為小車整體模型。

圖 2 無碳小車模型

4.2設(shè)計方案介紹與計算分析 4.2.1無碳小車模塊機構(gòu)介紹

1.驅(qū)動機構(gòu)

本方案采用繩輪作為驅(qū)動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)。我們采用了梯形輪使能量轉(zhuǎn)化過程中有更合適的轉(zhuǎn)矩使驅(qū)動力適中，不至于小車拐彎時速度過大傾翻，或重塊晃動厲害影響行走。同時做到了到達終點前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊，提高了能量利用率。繩輪機構(gòu)簡單，傳動效率高，且在針對不同場地導(dǎo)致的所需動力不同的情況，可通過調(diào)節(jié)繞繩位置來改變轉(zhuǎn)矩，使動力改變，增強適應(yīng)性。

2.轉(zhuǎn)向機構(gòu) 如圖，本方案采用了搖桿加兩個完全相同的不完全齒輪，實現(xiàn)可變周期性轉(zhuǎn)向。考慮到摩擦、制造、安裝誤差的敏感性等因素，我們最終選用了搖桿加不完全齒輪的方案。考慮到適應(yīng)場地的需求，我們將原來的一個不完全齒輪改為兩個，實現(xiàn)了不完全齒角度差的可調(diào)性。

圖 3 轉(zhuǎn)向機構(gòu)

3.行走機構(gòu)

行走機構(gòu)即為三個輪子，輪子又厚薄之分，大小之別，材料之不同需要綜合考慮。

有摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為

對于相同的材料 為一定值。

而滾動摩擦阻力：

M?N??

f?MR?3

N??R 所以輪子越大小車受到的阻力越小，因此能夠走的更遠。但由于加工問題材料問題安裝問題等等具體尺寸需要進一步分析確定。

由于小車是沿著曲線前進的，后輪必定會產(chǎn)生差速。對于后輪可以采用雙輪同步驅(qū)動，雙輪差速驅(qū)動，單輪驅(qū)動。

雙輪同步驅(qū)動必定有輪子會與地面打滑，由于滑動摩擦遠比滾動摩擦大會損失大量能量，同時小車前進受到過多的約束，無法確定其軌跡，不能夠有效避免碰到障礙。

雙輪差速驅(qū)動可以避免雙輪同步驅(qū)動出現(xiàn)的問題，可以通過差速器或單向軸承來實現(xiàn)差速。差速器涉及到最小能耗原理，能較好的減少摩擦損耗，同時能夠?qū)崿F(xiàn)滿足要運動。單向軸承實現(xiàn)差速的原理是但其中一個輪子速度較大時便成為從動輪，速度較慢的輪子成為主動輪，這樣交替變換著。但由于單向軸承存在側(cè)隙，在主動輪從動輪切換過程中出現(xiàn)誤差導(dǎo)致運動不準確，但影響有多大會不會影響小車的功能還需進一步分析。

單輪驅(qū)動即只利用一個輪子作為驅(qū)動輪，一個為導(dǎo)向輪，另一個為從動輪。就如一輛自行車外加一個車輪一樣。從動輪與驅(qū)動輪間的差速依靠與地面的運動約束確定的。其效率比利用差速器高，但前進速度不如差速器穩(wěn)定，傳動精度比利用單向軸承高。

雙輪差速和單輪驅(qū)動在“S”字直線繞障和“8”字繞障中都是可行的，但是相比之下，雙輪差速適合于“S“字直線繞障，而單輪驅(qū)動更加適合于8字繞障。因此我們選用雙輪差速。

綜上所述行走機構(gòu)的輪子應(yīng)有恰當?shù)某叽纾捎脝屋嗱?qū)動。如果有條件可以通過實驗來確定實現(xiàn)差速的機構(gòu)方案。

4.微調(diào)機構(gòu)

微調(diào)部分所要實現(xiàn)的功能分為兩個部分：一是實現(xiàn)前輪最大轉(zhuǎn)角αm的變化，二是實現(xiàn)轉(zhuǎn)動周期的變化。根據(jù)所要實現(xiàn)的功能不同，微調(diào)機構(gòu)也位于兩個部分。

(1)搖桿微調(diào)機構(gòu)

通過改變搖桿的長度，使被約束桿的擺動幅度增大，進而使前輪的最大轉(zhuǎn)角αm發(fā)生改變。為了使αm的改變具有連續(xù)性，使小車可以適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境，此處采用微調(diào)滑塊（配有螺母緊固滑塊）式機構(gòu)。其調(diào)節(jié)具有連續(xù)性，且調(diào)節(jié)精 度較高。

圖 4 搖桿微調(diào)機構(gòu)

(2)不完全齒輪微調(diào)機構(gòu) 上文也指出，本方案采用了兩個完全相同的不完全齒輪作為主動輪，兩不完全齒輪之間有夾角β，此夾角的變化會造成兩不完全齒輪對從動輪的作用時間間隔發(fā)生改變，即：從動輪做時停時轉(zhuǎn)的間歇運動，而停、轉(zhuǎn)的時間長度發(fā)生改。

通過這一點可以調(diào)節(jié)行走路線中，長度路徑和轉(zhuǎn)彎路徑的長度。通過兩個微

圖 5 不完全齒輪機構(gòu)

調(diào)機構(gòu)的合理配合，基本可以實際行走任意路徑。4.2.2無碳小車設(shè)計的理論指導(dǎo)

1.運動原理

如上圖所示，重物下降時帶動繩輪的轉(zhuǎn)動，繩輪的轉(zhuǎn)動帶動輪的轉(zhuǎn)動，通過線傳動驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，再通過連桿將轉(zhuǎn)盤周期性的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為前輪的擺動。由后輪的直線運動與前輪的擺動運動結(jié)合一起，從而實現(xiàn)了近似正弦曲線的運動軌跡，完成任務(wù)。

2.尺寸分析

通過調(diào)節(jié)微調(diào)裝置，即：兩不完全齒輪角度配合，及微調(diào)滑塊的位置，可以完成走“S”字直線繞障路線，如下圖：

圖 6 “S"字直線繞障路線

由于采用了直線與曲線配合的行走路線，可盡量減少周期路程。（1）

?v后輪??后輪r后輪??B??green???vgreen??greenrgreenwith?and?vgreen?vpurple?vpurple??purplerpurple???purple??blue?v??rblueblue?blue

?vB??BrB??B??green?v??green??greenrgreenwith?and?vgreen?vblue

?vblue??bluerblue???blue??yellow?vyellow??yellowryellow?假設(shè)r已知，8個未知數(shù)7個方程，即只有一個自由變量：

v后輪K?r后輪rpurple?rgreenrbluer后輪rpurple???vbluergreenrblue

記于是：，則

v后輪?K?vblue，雖然不一定勻速，但可以對t積分，S后輪?K?sblue

K的物理意義在于，r后輪與rpurple的地位是等同的，其大小只會影響最后的精度，而不會影響比例（雖然看上去調(diào)整后輪的半徑似乎更能影響軌跡，實質(zhì)上并非如此，但是的確會影響轉(zhuǎn)的圈數(shù)，詳見下）（2）設(shè)???0,??，軌跡半徑為R，則直線段長：弧長為

tan?R:?????R?tan?:??????3??0.826?0.453:0.547??3時，比例為1??2?/3當 ? 6 設(shè)藍色上有兩組鋸齒，每走半個“S”字，藍色齒輪轉(zhuǎn)了1圈。

另設(shè)走直線時記為P1，走弧線時記為P2，半個?字中，直線段總長S1，弧線總

s1?S1???S2s,ss1??S1??12是關(guān)于藍22長，即有,由(1)的公式，可得，其中色齒輪的弧長。轉(zhuǎn)1圈，可知

s1?s2?2?rblue?s1?r?2???blue??s2?2?(1??)?sblue，故??rblue

可確定其比例，即位置角，同時也可得出

rblue的值無本質(zhì)影響（在K不變的?后輪K2?r后輪?K2?rbluer?blue）情況下）。又（其中，若增加blue的值，同時成比例增加r后輪的值，使K不變，則

K2不變，所以外輪還是轉(zhuǎn)這么多圈，相當于成比例放大了。（半個周期里外輪轉(zhuǎn)多少圈在這里無關(guān)緊要，在其它分析里可能有用，反正也可以表出。）

由前輪傳導(dǎo)等等可以得出藍色齒輪周長尺寸路程，sblue，而對應(yīng)的走半個S字的S后輪由需要走的實際路程確定（后輪，B=Back），而

sblue與S后輪之間滿足q前述約束關(guān)系，這個K就可以調(diào)整了。（3）關(guān)于前輪傾斜角與軌跡半徑

若設(shè)前輪所處點與某一后輪所處點的距離為L，則軌跡半R?L2sin?2，可以實驗測得。經(jīng)過分析與測定，在實物測定之前，我們暫

前后輪軸距L：

150mm

后輪軸長D：

100mm 后輪半徑R：

80mm 最大齒輪半徑rred：

45mm 不完全齒輪半徑rgray： 40mm 定數(shù)據(jù)如下：

最小齒輪半徑ryellow：

8mm 其次小齒輪半徑rorange：10mm 其中各齒輪的模數(shù)為2，壓力角為20°。根據(jù)以上分析計算確定小車主要結(jié)構(gòu)的尺寸，如各個齒輪的分度圓半徑前后輪軸距，再根據(jù)主要結(jié)構(gòu)框架完成各個零件的設(shè)計，具體設(shè)計見CAD裝配圖和零件圖。

5.設(shè)計總結(jié)

經(jīng)過無碳小車整體方案的設(shè)計、零件加工、無碳小車的裝配以及后期的調(diào)試到完成參加比賽。在整個競賽參與過程中通過親手制作和對設(shè)計方案的思考讓我們團隊成員學(xué)習(xí)到了很多，總結(jié)無碳小車設(shè)計方案和參賽感想如下：

1.無碳小車采用雙輪差速，機構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)彎更為容易實現(xiàn)。

2.使用T型繩輪，使能量轉(zhuǎn)化過程中有更合適的轉(zhuǎn)矩使驅(qū)動力適中。3.采用多處微調(diào)機構(gòu)，便于糾正軌跡，避開障礙物。

4.使用不完全齒輪實現(xiàn)路徑改變，相同的重力勢能使小車的行程更遠。5.采用大的驅(qū)動輪，滾阻系數(shù)小，行走距離遠。6.方案設(shè)計過程還存在許多不足之處，例如小車制造加工精度要求相對較高，使加工零件成本高，且實際的現(xiàn)場加工條件很難達到實際需要的加工要求；微調(diào)各機構(gòu)都很費時，且調(diào)節(jié)到適當配合需要一定技巧性等。

第四篇：無碳小車設(shè)計說明書

無碳小車設(shè)計說明書

參賽者：

施朝雄

林秋妹

指導(dǎo)老師：羅敏峰2014-12-16

丁天熙

一、主題

設(shè)計一種小車（“以重力勢能驅(qū)動的具有方向控制功能的自行小車”），驅(qū)動其行走及轉(zhuǎn)向的能量是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，由給定重力勢能轉(zhuǎn)換而得到的。該給定重力勢能由競賽時統(tǒng)一使用質(zhì)量為1Kg的標準砝碼（￠50×65 mm，碳鋼制作）來獲得，要求砝碼的可下降高度為400±2mm。標準砝碼始終由小車承載，不允許從小車上掉落。實現(xiàn)小車可以按照樁距自動轉(zhuǎn)彎，樁距是按每50mm 跳檔在700～1300mm 范圍內(nèi)產(chǎn)生一個“S”型賽道障礙物間距值。

二、分析

1、為使得小車能夠轉(zhuǎn)彎，并能夠繞開等距離的障礙物，需要設(shè)計一個能夠自動轉(zhuǎn)彎的機構(gòu)。

2、根據(jù)這次的比賽要求我們需要考慮設(shè)計一個可調(diào)級方案.3、為了使得小車能夠順利轉(zhuǎn)彎，還要解決小車后輪的差速問題

4、為了能夠減少裝配的誤差使小車的擺角能夠消除這些誤差我們還需設(shè)計有課微調(diào)機構(gòu)

三、方案確定

1.轉(zhuǎn)向機構(gòu)

轉(zhuǎn)向機構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，關(guān)系到小車的整體性能.通過查閱大量資料以往常用的轉(zhuǎn)彎機構(gòu)有凸輪和曲柄搖桿等機構(gòu).曲柄搖桿的機構(gòu)雖然簡單輕便但是可能會打滑所以我們打算用圓柱凸輪的方案圓柱凸輪機構(gòu)+搖桿，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運動，并且穩(wěn)定性較強。所以我們采用圓柱凸輪機構(gòu)+搖桿作為我們的轉(zhuǎn)向機構(gòu)。

2.調(diào)級

此次命題的難點就是小車過的樁距要可調(diào)節(jié)的，并且要從按每50mm 跳檔在700～1300mm 范圍內(nèi)產(chǎn)生一個“S”型賽道障礙物間距值。

我們轉(zhuǎn)向機構(gòu)采用的是圓柱凸輪機構(gòu)+搖桿，所以要求凸輪轉(zhuǎn)一圈，小車就要通過一個s周期的路程。我們通過改變大齒輪的齒數(shù)，實現(xiàn)凸輪軸上和驅(qū)動輪上的齒輪傳動比的改變從而實現(xiàn)變距，但是要實現(xiàn)這么多的變距，這就要求小車要攜帶多對齒輪。但為了減少摩擦力對能量的消耗，所以小車的負重又不能太重。這就考慮小車能不能便攜式更換大齒輪，所以我們采用以下機構(gòu)實現(xiàn)以上要求。

小齒輪組固定在驅(qū)動軸上，大齒輪可以根據(jù)要求便攜式拆卸，從而組裝出符合要求的傳動比！

3.左右輪差速

小車轉(zhuǎn)彎時左右兩輪的的速度是不一樣的，如果裝普通的深溝球軸承，是沒辦法實現(xiàn)差速拐彎的！要解決這個問題可以有如下兩種辦法：

1.使用差速器。但是差速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難 2.使用單向軸承。簡單方便，而且價格合理！

所以我們采用左右兩輪各裝一個單向軸承！

3.微調(diào)機構(gòu)

用螺絲可以實現(xiàn)前輪擺角的微小變化 機構(gòu)如圖所示

裝配圖

機構(gòu)運動簡圖

大齒輪小齒輪轉(zhuǎn)向桿1后輪驅(qū)動轉(zhuǎn)向桿2圓柱凸輪S型三等獎

第五篇：無碳小車設(shè)計說明書

第三屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜

合能力競賽 無碳小車設(shè)計說明書

院系：信息工程學(xué)院 班級：機械卓越班 隊伍名稱：啟航隊

參賽者：劉騰飛 耿玉塊 指導(dǎo)老師：劉勝榮 時間：2012年12月30日葛小樂1

無碳小車設(shè)計方案

設(shè)計思路：作品的設(shè)計做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性；設(shè)計過程中綜合考慮材料、加工、制造成本等給方面因素。采用了PROE、CAD等軟件輔助設(shè)計。

方案設(shè)計階段根據(jù)小車功能要求我們根據(jù)機器的構(gòu)成（原動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、控制部分、輔助部分）把小車分為車架、原動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、行走機構(gòu)、五個模塊，進行模塊化設(shè)計。分別針對每一個模塊進行多方案設(shè)計，通過綜合對比選擇出最優(yōu)的方案組合。我們的方案為：車架采用三角底板式、原動機構(gòu)采用了錐形軸、傳動機構(gòu)采用齒輪傳動、轉(zhuǎn)向機構(gòu)采用曲柄連桿、行走機構(gòu)采用單輪驅(qū)動。

我們先進行原理分析，接著應(yīng)用PROE軟件進行了小車的實體建模和部分運動仿真。在實體建模的基礎(chǔ)上對每一個零件進行了詳細的設(shè)計，綜合考慮零件材料性能、加工工藝、成本等。小車大多是零件是標準件、可以購買，同時除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多數(shù)都可以通過手工加工出來。

目錄

方案設(shè)計..............................................1.1車架..........................................3 1.2原動機構(gòu)......................................4

1.3傳動機構(gòu)......................................5 1.4轉(zhuǎn)向機構(gòu)......................................6 1.5行走機構(gòu)......................................6

2、零部件設(shè)計....................錯誤！未定義書簽。

3、整體設(shè)計......................................11

4、設(shè)計參數(shù)-------14

1.1車架

車架不用承受很大的力，精度要求低。考慮到重量加工成本等，車架用木材加工制作成三角底板式。具體設(shè)計如下

1.2原動機構(gòu)

原動機構(gòu)的作用是將重塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的驅(qū)動力。能實現(xiàn)這一功能的方案有多種，就效率和簡潔性來看繩輪最優(yōu)。小車對原動機構(gòu)還有其它的具體要求。1.驅(qū)動力適中，不至于小車拐彎時速度過大傾翻，或重塊晃動厲害影響行走。2.到達終點前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊。同時使重塊的動能盡可能的轉(zhuǎn)化到驅(qū)動小車前進上，如果重塊豎直方向的速度較大，重塊本身還有較多動能未釋放，能量利用率不高。3.由于不同 的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動力也不一樣。在調(diào)試時也不知道多大的驅(qū)動力恰到好處。因此原動機構(gòu)還需要能根據(jù)不同的需要調(diào)整其驅(qū)動力。4.機構(gòu)簡單，效率高。

1.3傳動機構(gòu)

傳動機構(gòu)的功能是把動力和運動傳遞到轉(zhuǎn)向機構(gòu)和輪上。要使小車行駛的更遠及按設(shè)計的軌道精確地行駛，傳動機構(gòu)驅(qū)動必需傳遞效率高、傳動穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單重量輕等。

1.不用其它額外的傳動裝置，直接由動力軸驅(qū)動輪子和轉(zhuǎn)向機構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡單。在不考慮其它條件時這是最優(yōu)的方式。

2.帶輪具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸震等特點但其效率及傳動精度并不高。不適合本小車設(shè)計。

3.齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定但價格較高。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。

1.4轉(zhuǎn)向機構(gòu)

轉(zhuǎn)向機構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。轉(zhuǎn)向機構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡單，零部件已獲得等基本條件，同時還需要有特殊的運動特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滿足要求的來回擺動，帶動轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。

曲柄連桿+搖桿

優(yōu)點：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，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維系的，它不像凸輪機構(gòu)有時需利用彈簧等力封閉來保持接觸。

我們選擇曲柄連桿+搖桿作為小車轉(zhuǎn)向機構(gòu)的方案。

1.5行走機構(gòu)

行走機構(gòu)即為三個輪子，輪子又厚薄之分，大小之別，材料之不同需要綜合考慮。

有摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為

M?N??

對于相同的材料?為一定值。

而滾動摩擦阻力

f?MR?N??所以輪子越大小車受到R，的阻力越小，因此能夠走的更遠。但由于加工問題材料問題安裝問題等等具體尺寸需要進一步分析確定。后輪為驅(qū)動輪，前輪為轉(zhuǎn)向輪，為減輕重量，可以挖空輪子中間的材料。

2、小車的零部件設(shè)計 小車底板的俯視圖和左視圖：

轉(zhuǎn)向輪的連接控制機構(gòu)：

車后輪的三視圖：

齒輪的三視圖：

3、小車的整體設(shè)計：

4、設(shè)計參數(shù)

1）基本尺寸參數(shù)：

車長：200mm

車寬：180mm

車后輪D：110mm

車前輪d：22mm

齒輪：模數(shù)

1、齒數(shù)20/60/80（小車的其他參數(shù)以

三維圖為準）

2）軌跡參數(shù)

根據(jù)小車行走路線近似的模擬為正弦曲線，由于實際的尺寸可算得振幅為0.35mm，波長為2m，所以可以近似求出軌跡方程為：

Y=0.35sinx； 求導(dǎo)得在每個位置上的轉(zhuǎn)角的正切的大小：

Y’=0.35； 我們可以得到前輪的最大轉(zhuǎn)角為36’。

而小車軌跡的弧長L=1.636m，當振幅為0.35m時，從峰頂?shù)焦鹊讜r的弦長Lab=L*0.35*2=1.1453m，而驅(qū)動輪直徑d=182m，周長C=PI*d，由轉(zhuǎn)向的需要可以得轉(zhuǎn)動比為i=1/4