S型無碳小車-結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

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1 第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition Guangxi Division 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 Structure Design Scheme 編 號 此欄由賽務(wù)工作人員填寫 第一幅照片 小車正面 注意照片的放置方向與頁面方向一致 照片上不允許出現(xiàn)參賽學(xué)校信息 閱后刪除 第二幅照片 小車側(cè)面 注意照片的放置方向與頁面方向一致 照片上不允許出現(xiàn)參賽學(xué)校信息 閱后刪除 裝 訂 線 學(xué)校名稱 參賽項目 2 第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition Guangxi Division 參賽項目結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 Structure Design Scheme S 1 設(shè)計思路 1 根據(jù)比賽要求 為使無碳小車達(dá)到繞樁前進(jìn)的目的 無碳小車應(yīng)實現(xiàn)兩個功能 重力勢能轉(zhuǎn)換為 小車的動能和轉(zhuǎn)向輪周期性的轉(zhuǎn)向 小車結(jié)構(gòu)有原動機(jī)構(gòu) 傳動機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 微調(diào)機(jī)構(gòu)與車身 及其他輔助零件 原動機(jī)構(gòu)的作用是將重錘的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車前行的驅(qū)動力 能實現(xiàn)這一功能 的方案有多種 但就效率和簡潔性來看繩輪最優(yōu) 傳動機(jī)構(gòu)要求能量損耗少 傳動比精確 故優(yōu)先 選用齒輪機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要求控制精度高 摩擦損失小 選用空間曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 微調(diào)機(jī)構(gòu)是小 車柔性的體現(xiàn) 調(diào)整它能使小車能夠適應(yīng)不同的障礙物間距 無碳小車的微調(diào)主要體現(xiàn)在對曲柄長 度和連桿長度的微調(diào) 為減輕車身質(zhì)量同時保證小車剛度要求 小車采用鋁板作為底板材料 上面 安裝軸承座以支撐輸入軸 驅(qū)動軸 吊掛重物的立桿等 小車轉(zhuǎn)向輪的支撐架也固定在底板上 2 通過計算并確定兩齒輪的的傳動比 i 并實現(xiàn)小車驅(qū)動輪每行走 i 個周長長度 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運動 實現(xiàn)一個周期 小車也行走一個完整的 S 路線 3 使用滑輪組將重物的重力勢能通過細(xì)繩以轉(zhuǎn)矩的形式傳遞到輸入軸 輸入軸通過一級齒輪傳動將 能量傳到驅(qū)動軸 帶動驅(qū)動輪并驅(qū)使小車向前運動 小車通過輸入軸帶動圓盤并通過空間四桿機(jī)構(gòu) 實現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)向 具體調(diào)試過程中 通過調(diào)節(jié)桿長以滿足小車周期性轉(zhuǎn)向 小車采用單向軸承 從 而實現(xiàn)兩后輪的差速 便于轉(zhuǎn)彎 并最大程度上實現(xiàn)了小車結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 2 小車出發(fā)定位方案 無碳小車的行走路線近似于余弦曲線 通過計算小車的運動可以計算出該余弦曲線的幅值 小 車出發(fā)位置在偏離原點一個幅值長度的地方 通過對小車的運動計算可得其運動方程 再通過計 算可得出小車轉(zhuǎn)向輪的偏向角度 偏向角度可通過微調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié) 通過小車出發(fā)時垂直擺樁方向的 距離以及此時小車前輪的偏向角度 從而確定小車的理論出發(fā)位置 3 總結(jié)和體會 在無碳小車的設(shè)計 加工 裝配 調(diào)試的過程中 設(shè)計 論證 實驗驗證的過程不斷重復(fù) 我 們在這個過程中 不僅增強(qiáng)了我們對專業(yè)知識的理解 同時還鍛煉了我們的動手實踐能力 在無碳 小車不斷完善的過程中通過發(fā)現(xiàn)問題 分析問題 解決問題 使我們學(xué)會了如何從工程設(shè)計的角度 去看待問題 這是我們參加全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽最大的收獲 產(chǎn)品名稱 小車 共 5 頁 第 1 頁 編 號 裝 訂 線 學(xué)校名稱 參賽項目 3 第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition Guangxi Division 參賽項目結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 Structure Design Scheme 4 結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新特色說明 1 小車的重量較輕 因為一些強(qiáng)度和精度要求不高的零件采用 3D 打印技術(shù) 大大減少了加工制造 難度和加工時間及成本 2 結(jié)構(gòu)簡單相對較簡單 而且一些結(jié)構(gòu)接觸處通過安裝軸承達(dá)到減小摩擦的目的 3 采用單向軸承來實現(xiàn)小車的差速運動 產(chǎn)品名稱 小車 共 5 頁 第 2 頁 編 號 裝 訂 線 學(xué)校名稱 參賽項目 4 小車裝配圖 比例 第 3 頁 第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) 共 5 頁 裝 訂 線 學(xué)校名稱 參賽項目 5 小車裝配爆炸圖 比 例 第 4 頁 第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) 共 5 頁 裝 訂 線 學(xué)校名稱 參賽項目 6 傳動設(shè)計數(shù)據(jù) 各級傳動比 砝碼下降長度 mm 小車行走長度 mm 小車最大理論行走長度 小車距出發(fā)線最大理論距離 轉(zhuǎn)矩設(shè)計數(shù)據(jù) 各級轉(zhuǎn)矩及摩擦力矩分析 傳動機(jī)構(gòu)展開圖 比 例 第 5 頁 第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) 共 5 頁 裝 訂 線 學(xué)校名稱 參賽項目