S型无碳小车-结构设计方案

1 第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛 广西赛区 The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition Guangxi Division 结构设计方案 Structure Design Scheme 编 号 此栏由赛务工作人员填写 第一幅照片 小车正面 注意照片的放置方向与页面方向一致 照片上不允许出现参赛学校信息 阅后删除 第二幅照片 小车侧面 注意照片的放置方向与页面方向一致 照片上不允许出现参赛学校信息 阅后删除 装 订 线 学校名称 参赛项目 2 第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛 广西赛区 The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition Guangxi Division 参赛项目结构设计方案 Structure Design Scheme S 1 设计思路 1 根据比赛要求 为使无碳小车达到绕桩前进的目的 无碳小车应实现两个功能 重力势能转换为 小车的动能和转向轮周期性的转向 小车结构有原动机构 传动机构 转向机构 微调机构与车身 及其他辅助零件 原动机构的作用是将重锤的重力势能转化为小车前行的驱动力 能实现这一功能 的方案有多种 但就效率和简洁性来看绳轮最优 传动机构要求能量损耗少 传动比精确 故优先 选用齿轮机构 转向机构要求控制精度高 摩擦损失小 选用空间曲柄摇杆机构 微调机构是小 车柔性的体现 调整它能使小车能够适应不同的障碍物间距 无碳小车的微调主要体现在对曲柄长 度和连杆长度的微调 为减轻车身质量同时保证小车刚度要求 小车采用铝板作为底板材料 上面 安装轴承座以支撑输入轴 驱动轴 吊挂重物的立杆等 小车转向轮的支撑架也固定在底板上 2 通过计算并确定两齿轮的的传动比 i 并实现小车驱动轮每行走 i 个周长长度 转向机构运动 实现一个周期 小车也行走一个完整的 S 路线 3 使用滑轮组将重物的重力势能通过细绳以转矩的形式传递到输入轴 输入轴通过一级齿轮传动将 能量传到驱动轴 带动驱动轮并驱使小车向前运动 小车通过输入轴带动圆盘并通过空间四杆机构 实现小车的转向 具体调试过程中 通过调节杆长以满足小车周期性转向 小车采用单向轴承 从 而实现两后轮的差速 便于转弯 并最大程度上实现了小车结构的优化 2 小车出发定位方案 无碳小车的行走路线近似于余弦曲线 通过计算小车的运动可以计算出该余弦曲线的幅值 小 车出发位置在偏离原点一个幅值长度的地方 通过对小车的运动计算可得其运动方程 再通过计 算可得出小车转向轮的偏向角度 偏向角度可通过微调机构调节 通过小车出发时垂直摆桩方向的 距离以及此时小车前轮的偏向角度 从而确定小车的理论出发位置 3 总结和体会 在无碳小车的设计 加工 装配 调试的过程中 设计 论证 实验验证的过程不断重复 我 们在这个过程中 不仅增强了我们对专业知识的理解 同时还锻炼了我们的动手实践能力 在无碳 小车不断完善的过程中通过发现问题 分析问题 解决问题 使我们学会了如何从工程设计的角度 去看待问题 这是我们参加全国大学生工程训练综合能力竞赛最大的收获 产品名称 小车 共 5 页 第 1 页 编 号 装 订 线 学校名称 参赛项目 3 第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛 广西赛区 The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition Guangxi Division 参赛项目结构设计方案 Structure Design Scheme 4 结构设计创新特色说明 1 小车的重量较轻 因为一些强度和精度要求不高的零件采用 3D 打印技术 大大减少了加工制造 难度和加工时间及成本 2 结构简单相对较简单 而且一些结构接触处通过安装轴承达到减小摩擦的目的 3 采用单向轴承来实现小车的差速运动 产品名称 小车 共 5 页 第 2 页 编 号 装 订 线 学校名称 参赛项目 4 小车装配图 比例 第 3 页 第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛 广西赛区 共 5 页 装 订 线 学校名称 参赛项目 5 小车装配爆炸图 比 例 第 4 页 第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛 广西赛区 共 5 页 装 订 线 学校名称 参赛项目 6 传动设计数据 各级传动比 砝码下降长度 mm 小车行走长度 mm 小车最大理论行走长度 小车距出发线最大理论距离 转矩设计数据 各级转矩及摩擦力矩分析 传动机构展开图 比 例 第 5 页 第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛 广西赛区 共 5 页 装 订 线 学校名称 参赛项目