S型无碳小车的设计【带SolidWorks三维】【13张CAD图纸+毕业论文】
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S型无碳小车的设计论文.doc
S型无碳小车装配图.DWG
上盘.DWG
前叉1.DWG
后轮右.DWG
大齿轮轴.DWG
小齿轮轴.DWG
底板.DWG
曲柄轮.DWG
滑盘支架.DWG
滑轮轴.DWG
绕线轮1.DWG
转臂.DWG
连杆.DWG
无碳小车的设计与实现
摘 要
本文围绕无碳小车的设计，以全国大学生工程训练综合能力竞赛的竞赛命题为核心，系统地说明了符合比赛要求的无碳小车从设计构思到参数计算以及最后的加工装配的设计思路和步骤。主要介绍了无碳小车的机械机构构成、技术参数、零件机械加工工艺、小车零部件的加工方式与加工装配。
无碳小车主要由车体、驱动机构、传动机构、转向机构和微调机构六个机械结构组成，其中转向机构为无碳小车实现行驶S型轨迹的机构，是无碳小车核心机构。该小车的转向机构根据正弦机构的原理，在正弦机构的基础上优化和修改而来。而微调机构则是用于调整转向机构的周期，使小车的行驶轨迹能够根据实际需要而改变。转向机构和微调机构的设计是无碳小车设计最为重要的一部分，是实现竞赛命题的要求的核心机构。
在小车加工调试完成后，经过验证小车的设计与制造符合竞赛命题的性能要求。通过这次设计，增强了我们的综合能力，并真正能把所学知识真正用在工作和生活中。
关键词:无碳小车；正弦机构；单轮驱动；机械加工
Design and Implementation of carbon-free Vehicle
Abstract
This paper focuses on design of carbon-free vehicle, contest of the national competition for engineering training college students comprehensive ability as the core system that meets the game requirements, parameter calculation and carbon-free vehicle from design concept to final design idea and steps of processing and assembling. Introduces carbon-free vehicle for mechanical structure, technical parameters and machining of parts, car parts and processing method and processing and Assembly.
Carbon-free vehicle is mainly driven by the body, body, transmission, steering gear, trimmer bodies consists of six mechanical structure, including steering mechanism for carbon-free car bodies to achieve s-bend, that is carbon-neutral core trolley Agency. The car's steering mechanism based on the principle of sine mechanism, in sine mechanism based on optimization and modification. And fine-tuning is used to adjust the steering mechanism of the period, the car of course can change according to the actual need. Steering mechanisms and fine-tuning mechanism is designed to be carbon-free car design is the most important part of is the core institutions meet the contest requirements.
Processing in the car after debugging is complete, proven performance of car design and manufacture meet the contest requirements. Through this design enhances our overall ability and really can really use what they have learned in work and in life.
Key words: carbon-free vehicle; sine mechanism; Single-wheel driving; machining
目 录
1 绪 论 4
1.1 无碳小车越障竞赛命题要求 4
1.2 无碳小车越障竞赛环境 4
1.3 设计和加工思路 5
1.4 本设计的意义 5
2 机械结构设计 7
2.1 车体 7
2.2 原动机构 9
2.3 传动机构 9
2.4 转向机构 10
3 技术设计 13
3.1小车齿轮齿数比的计算 13
3.2运动学模型 14
3.3后轮半径与绕线轮半径计算 15
3.4标准件及其材料件列表 15
3.5确定非标准件的零件尺寸 16
3.6小车整体装配效果图 17
4小车的加工装配以及调试 18
4.1需要自行加工的零件及加工方法 18
4.1.1使用亚克力板作为加工原材料的工件 18
4.1.2使用铝合金作为加工原材料的工件 19
4.1.2使用45号钢作为加工原材料的工件 19
4.2 小车的装配 19
4.3 小车的调试 20
5 结果评价分析 22
5.1 小车设计结果 22
5.2 小车设计方案的优缺点 22
5.3 改进方向 23
参考文献 24
附录 1 小车数学模型方程 25
1 绪 论
当今社会人类活动对自然的污染越加严重，寻求清洁能源的行动势在必行。无碳车的概念开始应运而生。无碳车是一种十分环保的短途代步工具，具有节能、经济、环保的特点。无碳车的应用和推广对保护环境和人类的可持续发展有重要意义。全国大学生工程训练综合能力竞赛响应了绿色无碳的社会潮流，提出了无碳小车越障竞赛命题要求，而我们通过设计无碳小车模型，希望可以为无碳小车越障竞赛命题提供一种将重力势能转换为机械能的新思路。
1.1 无碳小车越障竞赛命题要求
以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车作为要求，设计一种小车，由给定重力势能作为能量来源，通过能量转换驱动其行走及转向。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一使用质量为1Kg的重块（R25×65 mm，普通碳钢）作垂直下降来获得，落差400±2mm，重块落下期间，必须由小车承载并与小车一起运动，不允许从小车上掉落。图1为小车示意简图。
设计要求：
（1）要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量来源。
（2）要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。
（3）要求小车为三轮结构，具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。
1.2 无碳小车越障竞赛环境
竞赛场地有两个，主场地一作为车赛场地，占地2300平米，场地地面为国际室内球类竞赛用标准复合木地板；主场地二作为加工制作装调竞赛场地，配有普车、普铣、数车、数铣和快速成型等比赛用机床，配有钳工工作台和钻床等设施设备。加工竞赛需要的通用工卡量具由参赛队自带。
1.3 设计和加工思路
5 结果评价分析
分析无碳小车的设计与实现的成品，将小车的实际性能与理论性能作对比，并以此来寻找在小车的设计和制作过程中的由于设计或加工等问题导致的缺陷和问题，并通过分析小车成品的缺陷和问题，改进小车的设计和制造。
5.1 小车设计结果
在经过对小车的设计优化、加工装配和微调总结后，最终设计并实现能够实现竞赛命题并达到预期性能需求的无碳小车。该无碳小车可以能依靠所给定重力势能，能够自动启动前行，并在行驶的过程中自动行驶出S型轨迹，且在实现平稳行驶，可以调节转弯半径和周期。
5.2 小车设计方案的优缺点
小车设计方案的优点：
（1） 小车的转向机构与驱动机构结构简便高效，零件的几何关系简洁明了，易于计算和仿真。
（2） 车身使用亚克力板为原理制作，使得小车车身更加轻巧，使用齿轮和带轮传动，能量传递效率高且能力损失少。
（3） 采用单轮驱动，不需要安装差速器，减少小车整体的质量和成本，同时具有较大的驱动轮，使小车行驶时效率比较高、能量损失小，能够在比较粗糙地面行驶并行走更远的距离。
（4） 微调机构和转向机构利用了正弦机构的原理，可以减少误差并能通过调整微调机构参数，来实现纠正小车的行驶轨迹，并调节小车的行驶的周期和半径，有利于小车适应转弯绕障和避开障碍物。
（5） 通过对机构设计的调整，使小车零件对加工精度要求降低，减少小车的加工成本，并让小车更加易于修改、加工、安装及微调。
（6） 由于用于制作小车的原材料价格比较低且小车的加工成本不高，可以让小车整体造价保持一个比较低的水平，可以在确保小车的性能达到要求的同时控制小车的成本。
小车设计方案的缺点：
（1） 由于在设计时，没有考虑到理论和实际的区别，缺少设计经验，让小车理论性能和实际性能有出入。
（2） 小车的加工受到成本、时间、加工技术和加工范围的限制，导致小车的整体加工精度不高，出现了许多不该出现的加工误差。
（3） 在不同的地面测试时，小车所行驶的距离波动比较大，微调机构微调滑块位置很难把握准确，难以根据不同类型的地面进行合适的微调，而且微调时比较繁琐和耗时。
（4） 小车的微调机构和转向机构的转动平面垂直于地面，在工作时会受到重力加速度的影响，使得机构工作时精准度收到影响。
（5） 对各种机构认识还不够全面和透彻，无法根据实际需要设计出性能更好且足够简便的机构。
5.3 改进方向
（1） 加工精度和装配精度是碳小车改进的一个大方向之一。如果能够找到更加合适的加工工艺可以提高小车零件的加工精度并减少后期的调试工作，也可以让小车现实得到更好的运动效果，同时控制小车的成本。
（2） 设计性能更加良好的转向机构和微调机构，用于提高转向机构的效率和稳定性，同时提高微调机构的微调范围，让小车可以更大范围的调节调节转弯半径和周期，提高小车在各种地面的适应能力。
（3） 修改微调机构和转向机构，使其的转动平面平行于地面，减少重力对微调机构和转向机构工作时的影响。
（4） 在设计阶段对小车进行更多的计算和仿真。通过更多的计算和仿真来选择更好的设计方案和参数，令小车的理论性能得到提高。
（5） 改进机构的配合的合理性。通过使机构的配合更加合理，使小车更容易装配并提高小车零件装配时装配精度。
参考文献
[1] 顾晓勤，谭朝阳.理论力学[M]. 机械工业出版社,2009.
[2] 吴宗泽.机械设计禁忌1000例[M]. 机械工业出版社,20011：46-46.
[3] 黄廷祝,成孝予.线性代数[M].高等教育出版社，2008.
[4] 同济大学数学系.高等数学[M].同济大学出版社，2009.
[5] 王德伦，高媛.机械原理[M].机械工业出版社，2012.
[6] 濮良贵，陈国，吴立言.机械设计[M].高等教育出版社，2012.
[7] 王启美，吕强.现代工程设计制图[M].人民邮电出版社,2007.
[8] 潘春祥，任秀华，李香. SolidWorks 2014中文版基础教程[M]. 人民邮电出版社，2013.
[9] 陈怀琛.MATLAB及其在理工课程中的应用指南[M].西安电子科技大学出版社，2007
[10] Pohanish, Richard P. Machinery's Handbook Pocket[M]. Industrial Press,2008