无碳小车设计说5.(完整编辑版).doc

,. 无碳小车 无碳小车设计说明 构架部分 转向部分 驱动部分 细节零件部分 制造材料  构架部分 支架与转动轴连接部分用轴承连接，轴承固定在与支架一起成型的耳上。 支架与转动轴连接部分用轴承连接，轴承固定在与支架一起成型的耳上。 车身采用三轮结构（一个转向轮，两个驱动轮），为减轻车身重量，减小摩擦的损耗，整个车身基本由支架构成，重物下落处由细绳织成网，同时还能起到减轻因碰撞而损失能量的作用。 重物落差0.5米，物重1kg. 车身为梯形结构 载重物置于梯形原动轮正下方，即车的中心部分，由支架固定，这样一方面为了保持车身的平衡，另一方面为了节省空间，使车身体积尽可能的小。 驱动部分 驱动原理 绳的拉力为动力，将物块下落的势能尽可能多的转换为小车的动能，进而克服阻力做功，推动小车。 设计梯形原动轮r,带轮传动比为i=4,后轮驱动轮半径为r4=30mm,重 下落加速度为a1,车前进加速度为a2,则 对重物受力有： T mg=9.8N T-mg=ma1 忽略其它微小因素，力矩平衡有（设车前进的驱动力为F） Tr=iFr4 设路面对车的摩擦力为f,车身重为M（粗略估计M=3Kg）,摩擦系数取0.02则 f= μMg F-f=Ma2 故使重物先做变加速运动，然后做变减速运动，小车先加速后匀速最后减速，且最后减速过程 为减小重物下落到最低点时与车身发身碰撞损失能量，所以使当物块距小车很近时，原动轮的半径再次变小，绳子的拉力不足以使原动轮匀速转动，重物减速下落，车减速继续前进。可设车减速的加速度为a,为使小车下落后不脱离车身，则如上图受力分析知 α=1°即加速度a2=-0.17m/s ,故由以上推理可设计rmax = 30mm rmin= 5mm r中 =10mm 梯形原动轮 左视图 左视图 在起始时原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。 起动后，原动轮半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。 当物块距小车很近时，原动轮的半径再次变小，绳子的拉力不足以使原动轮匀速转动，但是由于物块的惯性，仍会减速下降，原动轮的半径变小，总转速比提高，小车缓慢减速，直到停止，物块停止下落，正好接触小车 带轮传动 主动轮半径 R1=40mm 厚度d1=10mm 从动轮半径 R2=10mm 厚度d2=10mm 为尽可能减小因带传动时摩擦做功消耗能力，故带轮传动设计为同步带传动，同时为尽可能减轻车身重量，带轮由工程塑料加工制成。 驱动轮和转向轮设计 驱动轮 直径Φ1=60mm 厚度 d=10mm 转向轮 直径Φ2=30mm 厚度 d3=10mm 加工原材料均为工程塑料 在后轮转轴上安放多个不同半径的带轮，微调转矩，适应不同的环境下阻力的不同。同时制作多套后轮，微调转矩。改变后轮时，也要相应的改变转向传动轮的大小，同时保持车身水平，适当调整前轮转轴的长度。（现场可实现） 转向部分 原理：以固定在驱动轴上的凸轮控制前轮的左右有周期的摆动，达到控制转向的目的。 1，前轮固定轴承设计 此设计可活动固定与凸轮相连的顶针，方便对实际路线的优化。 此设计可活动固定与凸轮相连的顶针，方便对实际路线的优化。 2，顶针设计 滚子 滚子 采用与弹簧配合的直动顶针，避免摆动顶针压力大及摆动耗能等缺点。 顶针与凸轮连接的一端，采用滚子滑动，减少摩擦损耗。 3，凸轮设计 形状：椭圆状凸轮，曲线缓和，适合低速机械运动。 路线与凸轮的配合 A．路线设计 1m0.1m 1m 0.1m 根据实际情况，设定小车绕过障碍物时，距其0.1m，则设路线方程为y=sinax+0.1。并将点（1,0.1）代入方程，得到路线方程为y=sin0.1x+0.1。 对一个周期内的路线积分得S1= QUOTE 。 B．凸轮轮廓设计 根据实际路线，凸轮基圆半径设计为50mm，最大落差为150mm。 对凸轮轮廓积分得轮廓总长s2。 C．要求s1与s2成整数比关系。 D．进行实地试验，对凸轮与路线的配合进行优化 细节零件部分 轴 因各零件质量都相对较轻，轴本身所需承受的压力和扭力也不太大，且考虑到车身重量问题，故驱动轴和原动轴均可用工程塑料加工而成。 原动轴 长 L1=170mm 直径d1=10mm 驱动轴 长 L2=240mm 直径d2=10mm 轴承 深沟球滚动轴承 GB/T 276-1994 2B/3