《S型無碳小車的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《S型無碳小車的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】（28頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 無碳小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 教學(xué)單位：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名 : 指導(dǎo)教師 : 指導(dǎo)單位：機(jī)電工程學(xué)院 完成時(shí)間： 2016 年 3 月 20 日 ＸＸＸＸ學(xué)院教務(wù)處制發(fā) 無碳小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘 要 本文圍繞無碳小車的設(shè)計(jì)，以全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽的競(jìng)賽命題為核心，系統(tǒng)地說明了符合比賽要求的無碳小車從設(shè)計(jì)構(gòu)思到參數(shù)計(jì)算以及最后的加工裝配的設(shè)計(jì)思路和步驟。主要介紹了無碳小車的機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)成、技術(shù)參數(shù)、零 件機(jī)械加工工藝、小車零部件的加工方式與加工裝配。 無碳小車主要由 車體 、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 和微調(diào)機(jī)構(gòu)六個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，其中 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 為無碳小車實(shí)現(xiàn)行駛 無碳小車核心機(jī)構(gòu)。該小車的 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 根據(jù)正弦機(jī)構(gòu)的原理，在正弦機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上優(yōu)化和修改而來。而微調(diào)機(jī)構(gòu)則是用于調(diào)整轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的周期，使小車的行駛軌跡能夠根據(jù)實(shí)際需要而改變。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 和微調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是無碳小車設(shè)計(jì)最為重要的一部分，是實(shí)現(xiàn)競(jìng)賽命題的要求的核心機(jī)構(gòu)。 在小車加工調(diào)試完成后，經(jīng)過驗(yàn)證小車的設(shè)計(jì)與制造符合競(jìng)賽命題的性能要求。通過這次設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了我們的綜合能力，并真正能把所學(xué)知識(shí)真正用在工作和生活中。 關(guān)鍵詞 :無碳小車；正弦機(jī)構(gòu)；單輪驅(qū)動(dòng)；機(jī)械加工 of on of of as to of of is by of to is s on of in on is to of of to is to be is of is in is of in in 目 錄 1 緒 論 .................................................................. 4 碳小車越障競(jìng)賽命題要求 .............................................. 4 碳小車越障競(jìng)賽環(huán)境 .................................................. 5 計(jì)和加工思路 ........................................................ 5 設(shè)計(jì)的意義 .......................................................... 5 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................. 7 體 .................................................................. 7 動(dòng)機(jī)構(gòu) .............................................................. 9 動(dòng)機(jī)構(gòu) ............................................................. 10 向 機(jī)構(gòu) ............................................................. 11 3 技術(shù)設(shè)計(jì) ................................................................ 14 車 齒輪齒數(shù) 比 的計(jì)算 ................................................. 14 動(dòng)學(xué)模型 ........................................................... 15 輪 半徑與 繞線輪半徑計(jì)算 ............................................. 16 準(zhǔn)件及其材料件列表 ................................................. 17 定非標(biāo)準(zhǔn)件 的 零件尺寸 ............................................... 17 車整體 裝配 效果 圖 ................................................... 18 4 小車的加工裝配以及調(diào)試 ................................................... 19 要自行加工的零件及加工方法 ......................................... 19 用亞克力板作為加工原材料的工件 ................................... 19 用鋁合金作為加工原材料的工件 ..................................... 20 用 45 號(hào)鋼作為加工原材料的工件 .................................... 20 車的裝配 ........................................................... 20 車的調(diào)試 ........................................................... 21 5 結(jié)果評(píng)價(jià)分析 ............................................................ 23 車設(shè)計(jì)結(jié)果 ......................................................... 23 車設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn) ................................................. 23 進(jìn)方向 ............................................................. 24 參考文獻(xiàn) .................................................................. 25 附錄 1 小車數(shù)學(xué)模型 方程 ................................................... 26 1 緒 論 當(dāng)今社會(huì)人類活動(dòng)對(duì)自然的污染越加嚴(yán)重，尋求清潔能源的行動(dòng)勢(shì)在必行。無碳車的概念開始應(yīng)運(yùn)而生。無碳車是一種十分環(huán)保的短途代步工具 ，具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的特點(diǎn)。無碳車的應(yīng)用和推廣對(duì)保護(hù)環(huán)境和人類的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽響應(yīng)了綠色無碳的社會(huì)潮流，提出了無碳小車越障競(jìng)賽命題要求，而我們通過設(shè)計(jì)無碳小車模型，希望可以為無碳小車越障競(jìng)賽命題提供一種將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的新思路。 碳小車越障競(jìng)賽命題要求 以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車作為要求，設(shè)計(jì)一種小車，由給定重力勢(shì)能作為能量來源，通過能量轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)其行走及轉(zhuǎn)向。給定重力勢(shì)能為 4焦耳（取g=10m/競(jìng)賽時(shí)統(tǒng)一使用質(zhì)量為 165 通碳鋼）作垂直下降來獲得，落差 400± 2塊落下期間，必須由小車承載并與小車一起運(yùn)動(dòng)，不允許從小車上掉落。圖 1為小車示意簡(jiǎn)圖。 圖 1碳小車示意簡(jiǎn)圖 設(shè)計(jì)要求： （ 1）要求小車行走過程中完成所有動(dòng)作所需的能量均由此重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量來源。 （ 2）要求小車具有轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，且此轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競(jìng)賽場(chǎng)地。 （ 3）要求小車為三輪結(jié)構(gòu)，具體設(shè)計(jì)、材料選用及加工制作均由參賽學(xué)生自主完成。 碳小車越障競(jìng)賽環(huán) 境 競(jìng)賽場(chǎng)地有兩個(gè)，主場(chǎng)地一作為車賽場(chǎng)地，占地 2300平米，場(chǎng)地地面為國(guó)際室內(nèi)球類競(jìng)賽用標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合木地板；主場(chǎng)地二作為加工制作裝調(diào)競(jìng)賽場(chǎng)地，配有普車、普銑、數(shù)車、數(shù)銑和快速成型等比賽用機(jī)床，配有鉗工工作臺(tái)和鉆床等設(shè)施設(shè)備。加工競(jìng)賽需要的通用工卡量具由參賽隊(duì)自帶。 計(jì)和加工思路 圖 1碳小車設(shè)計(jì)流程圖 設(shè)計(jì)的意義 本設(shè)計(jì)主要的工作有：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)模型及參數(shù)確定、軟件仿真，加工工藝的設(shè)計(jì)，機(jī)械加工，裝配調(diào)試、實(shí)地測(cè)試。其中最 為重要的是小車機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)設(shè)計(jì) 開始 分析 競(jìng)賽命題 明確 小車性能需求 提出 可行方案 確定方案 分析 Y N 初步設(shè)計(jì) 分析建模 初步確定參數(shù) 評(píng)價(jià) 選擇 材料 N Y 總體與 零件設(shè)計(jì) 機(jī)加工 裝配調(diào)試 改進(jìn) 總結(jié) Y N 完成 向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是無碳小車的核心機(jī)構(gòu)，只有設(shè)計(jì)好轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，才能讓小車實(shí)現(xiàn)利用重力勢(shì)能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制并可以進(jìn)行微調(diào)， 并可以行使更遠(yuǎn)的距離。 通過進(jìn)行無碳的小車的設(shè)計(jì)，我們能夠在進(jìn)行無碳小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程中加強(qiáng)自己的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和合作精神，增加我們對(duì)本專業(yè)所學(xué)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，提高我們的對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的能力，讓自己更好鞏固和理解大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，為我們?cè)谏鐣?huì)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出創(chuàng)造良好的條件。而設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)不僅 是滿足競(jìng)賽命題要求 ，更重要的 是：結(jié)合我們所學(xué)習(xí)的知識(shí)，發(fā)揮 自己想象力， 設(shè)計(jì)并制作出一臺(tái)僅僅利用重力勢(shì)能作為驅(qū)動(dòng)，利用正弦機(jī)構(gòu)現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)向控制和微調(diào)，可以行駛 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本部分主要是說明無碳小車的主要機(jī)構(gòu)，以及該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路和該機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。無碳小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以分為車體、 原動(dòng)機(jī)構(gòu) 、傳動(dòng) 機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、和 微調(diào)機(jī)構(gòu)共五個(gè)方面。其中，車體是小車全部零件的載體、 原動(dòng)機(jī)構(gòu) 為小車提供動(dòng)力、傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)傳遞 原動(dòng)機(jī)構(gòu) 提供的動(dòng)力、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小車有規(guī)律的轉(zhuǎn)向、微調(diào)機(jī)構(gòu)改變小車行駛軌跡的半徑和周期。 體 對(duì)車體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括小車底盤，車輪，軸承座 等為小車提供安裝固定的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。車體結(jié)構(gòu)作為為無碳小車的上的所有機(jī)構(gòu)提供安裝固定的部件，需要具有良好的硬度和較好延展性，密度低，輕便，同時(shí)還要易于加工，在加工時(shí)不容易變形等特點(diǎn)。在對(duì)比了各種常見的材料的屬性后，初步選定使用鋁或亞力克作為車體結(jié)構(gòu)的材料。 大多數(shù)常見的鋁合金都比較的輕便，而且加工容易，但是由于鋁合金價(jià)格比較高，所以選擇鋁合金作為小車的主體材料。而亞克力硬度較大，具有良好的耐沖擊性，而且易于加工，對(duì)加工精度要求沒有鋁高，而且價(jià)格便宜。亞克力是脆性比較大的，在較薄的情況下受到?jīng)_擊時(shí)容易折斷， 所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要選擇好亞克力的厚度，確保部件不會(huì)因?yàn)槭芰^大而折斷。經(jīng)過考慮，放棄了使用鋁合金作為車體結(jié)構(gòu)的材料，而選擇了亞克力。 小車底盤占小車整體質(zhì)量比重比較大，而且還承載著大部分的小車零件，需要具備較高的穩(wěn)定性和保持較輕的質(zhì)量，所以在設(shè)計(jì)小車底盤的時(shí)候，將底盤部分不需要的面積刪減，同時(shí)部分鏤空，為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和微調(diào)機(jī)構(gòu)留下活動(dòng)空間。為提高底盤的抗沖擊能力，底盤前方外圍的角采用了倒圓角處理。 圖 2車底盤三維圖 小車一共有三個(gè)車輪，分別為后左輪，后右輪和前輪，三者的設(shè)計(jì)均不同，前輪為導(dǎo)向 輪，后右輪為從動(dòng)輪，后左輪為驅(qū)動(dòng)輪。小車的采用單輪驅(qū)動(dòng)，后左輪是驅(qū)動(dòng)輪直接與傳動(dòng)軸相連安裝，且使用 字型的軸配合，確保不會(huì)空轉(zhuǎn)。后右輪則是從動(dòng)輪則是需要安裝軸承，來保證始終保持從動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)單輪差速。前輪是導(dǎo)向輪，當(dāng)正弦機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，它使轉(zhuǎn)向輪按規(guī)定的角度擺動(dòng)，從而保證小車在一定的周期內(nèi)行走 圖 2車 正弦機(jī)構(gòu)示意圖 為了減少小車的質(zhì)量，從動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)輪都在保證性能的前提下，盡可能的減少體積，做了大面積的鏤空。 圖 2車 車 輪平面圖 動(dòng)機(jī)構(gòu) 原動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)際上 是將重塊豎直下落的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)構(gòu)，它的作用是為無碳小車提供所有的能量來源。同時(shí)原動(dòng)機(jī)構(gòu)需要滿足一些設(shè)計(jì)要求：（ 1）保持平衡，在重塊下落和小車轉(zhuǎn)向時(shí)，不會(huì)因?yàn)橹匚锏膽T性而失穩(wěn)或翻倒，（ 2）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，由于小車的空間不足，無法使用過于繁雜的機(jī)構(gòu)，所以機(jī)構(gòu)需要簡(jiǎn)便牢固，能量轉(zhuǎn)換效率高。 為了兼顧效率、簡(jiǎn)易與經(jīng)濟(jì)，決定采用線輪結(jié)構(gòu)。重塊上系有尼龍線，重塊在下落時(shí)，拉動(dòng)尼龍線， 尼龍線通過 定 滑輪將動(dòng)力傳遞到 安裝在主動(dòng)軸上的 繞線軸上， 帶動(dòng)主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從而為小車提供動(dòng)力來源。 圖 2動(dòng)機(jī)構(gòu)三維圖 在圖 ，原動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂端為以亞克力為材料的圓形定滑輪支撐架，定滑輪支撐架上安裝有定滑輪，用于 傳遞 有重物下落所產(chǎn)生的 動(dòng)力 。定滑輪支撐架下連接著是三根直徑為 6為 60根碳纖維棒安裝 在底部 支撐架上，用于支撐定滑輪固定架和重物，保證重物下落時(shí)，小車的穩(wěn)定，維持車體的平衡。由于原動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要材料為亞克力和碳纖維棒，盡可以減少整個(gè)原動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量，同時(shí)采用可線輪結(jié)構(gòu)，使得原動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)十分的簡(jiǎn)潔，同時(shí)保證了原動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性 。 動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的 作用 是 把動(dòng)能 和運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng) 輪上 ，使 小車精確 地 行駛 在 設(shè)計(jì)的軌道 且 行走出最遠(yuǎn)的軌跡 。所以 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必需傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)穩(wěn)定、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕 等 。 圖 2動(dòng)機(jī)構(gòu)三維圖 常見的簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)方式有：摩擦傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)和蝸桿蝸輪傳動(dòng)等等。由于摩擦傳動(dòng)效率低噪聲較大，鏈條傳動(dòng)與蝸桿蝸輪傳動(dòng)效率低，所以優(yōu)先考慮齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)。考慮到使用皮帶傳動(dòng)時(shí)由于載荷過大可能會(huì)導(dǎo)致空轉(zhuǎn)的問題，以及幾何空間充分利用和節(jié)省空間的因素，所以我們選定了 1模的齒輪作傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，選用碳鋼齒。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要繞線軸部分、微調(diào)機(jī)構(gòu) 連接軸部分和主動(dòng)軸部分組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作時(shí)，在繞線軸上安裝的繞線輪纏繞連接重物尼龍線。當(dāng)重物下落時(shí)，拖動(dòng)尼龍線，尼龍線再帶動(dòng)繞線輪，使得繞線軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳動(dòng)到主動(dòng)軸和微調(diào)機(jī)構(gòu)連接軸上，使主動(dòng)軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，為小車傳遞動(dòng)力，而微調(diào)機(jī)構(gòu)連接軸則是負(fù)責(zé)將動(dòng)力傳動(dòng)到微調(diào)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，讓微調(diào)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠正常工作。 向 機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是整個(gè)無碳小車中最為重要的機(jī)構(gòu)，它的作用是通過 將繞線軸轉(zhuǎn)角變化量通過機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)向輪的轉(zhuǎn)角變化量，從而 實(shí)現(xiàn)無碳小車的轉(zhuǎn)向功能，讓小車可以行走 字型路 線。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)需要滿足：（ 1） 盡 可能的 減少能量損失 ；（ 2）易于加工；（ 3）能夠?qū)?傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為 合乎要求擺動(dòng)運(yùn)動(dòng) ，帶動(dòng)前 輪轉(zhuǎn) 向 。經(jīng)過考慮 后決定選擇 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為 小車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的原型 。 適用于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)主要有可以有兩種，其中一種是正弦機(jī)構(gòu)，而另外一種是正切機(jī)構(gòu)。 推桿與導(dǎo)路之間的間隙使推桿晃動(dòng)，導(dǎo)致 此令正切機(jī)構(gòu)產(chǎn)生誤差，對(duì)正弦機(jī)構(gòu)幾乎無影響。 圖 2弦機(jī)構(gòu)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖 圖 2切機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖 而在實(shí)際使用中，由于搖桿轉(zhuǎn)角升程 的正切或正弦成比例，所以正弦機(jī) 構(gòu)和正切機(jī)構(gòu)在工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生誤差，其誤差值為 與。 由于正切機(jī)構(gòu)在誤差方面要大于正弦機(jī)構(gòu)，故在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的時(shí)候，決定選擇正弦機(jī)構(gòu)作為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)，在正弦機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改善和優(yōu)化。 圖 2向機(jī)構(gòu)三維圖 在 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，我 們 將 用于 提高正弦波的 凸輪機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)化，并將 機(jī)構(gòu) 中的搖桿和推桿 的 自由度限制 ， 使它們只能在 同 一個(gè) 平面 內(nèi) 運(yùn)動(dòng)， 這樣 有利于優(yōu)化機(jī)構(gòu)的 體積和復(fù)雜度，并 減少 誤差和計(jì)算難度。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要 由兩部分組成，一部分為負(fù)責(zé)提供正弦波的類 凸輪 部分，而另一部則是將正弦波轉(zhuǎn)化為小車導(dǎo)向輪 轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)向部分 。如 圖 2示 ， 圖中紅色的零件 為 凸輪推桿滑塊 、藍(lán)色 的 零件 為正弦 凸輪柄、橙色 的 工件 為 轉(zhuǎn)向滑塊固定架、深藍(lán)色 的 工件 為 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向滑塊、淺綠色的 工件為 導(dǎo)向輪車橋轉(zhuǎn)塊和綠色的 工件 為凸輪微調(diào)滑塊。 類曲柄機(jī)構(gòu)部分 的 零件有 凸輪推桿 滑塊 、 正弦 凸輪柄、用于 連接 凸輪推桿 滑塊 與 正弦 凸輪柄的連接桿和推桿。轉(zhuǎn)向 部分 的 零件有 ：轉(zhuǎn)向滑塊固定架、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向滑塊、導(dǎo)向輪車橋轉(zhuǎn)塊和導(dǎo)向輪車橋桿。 轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu) 工作 時(shí) ，微調(diào)機(jī)構(gòu)連接軸帶動(dòng) 微調(diào)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng) 。 微調(diào)機(jī)構(gòu) 通過凸輪微調(diào)滑塊與轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu) 中凸輪推桿 滑塊 連接 ，其中 凸輪微調(diào)滑塊和凸輪推桿 滑 塊 之間通過 軸 連接 ， 在凸輪微調(diào)滑塊上 安裝有軸承， 軸 可以 在凸輪微調(diào)滑塊中做出 轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，軸的另一端 鎖死在凸輪推桿 滑塊 ，凸輪推桿 滑塊 可以 做出任意角度的相對(duì) 于凸輪微調(diào)滑塊的相對(duì) 轉(zhuǎn)動(dòng) 。 正弦 凸輪柄通過 桿與 凸輪推桿 滑塊 想 連接，正弦 凸輪柄可以在于凸輪推桿滑塊內(nèi) 作上下滑動(dòng)， 故當(dāng) 微調(diào)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于 直線 軸承座的 限 位作用 ， 令正弦 凸輪柄始終 垂直于底面， 同時(shí) 由于機(jī)構(gòu)的 約束使其只能 前后 運(yùn)動(dòng) ， 使得 正弦 凸輪柄上 的推桿 只能 作前后往返運(yùn)動(dòng) 。當(dāng) 推桿作前后往返運(yùn)動(dòng) 時(shí)， 推動(dòng) 轉(zhuǎn)向滑塊固定架， 由于推桿 前端 有螺牙 ，所以 在推桿 后退 時(shí)， 轉(zhuǎn)向滑塊固定架依然 與推桿 相連接 。轉(zhuǎn)向滑塊固定架內(nèi)部 安裝有 轉(zhuǎn)向滑塊，兩者之間 可以發(fā)生 任意角度 的相對(duì) 轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)向輪車橋轉(zhuǎn)塊與轉(zhuǎn)向滑塊通過 搖桿連接 ， 搖桿 前端與輪車橋轉(zhuǎn)塊固定 ， 后端可以在轉(zhuǎn)向滑塊中作 相對(duì)滑動(dòng)，而 輪車橋轉(zhuǎn)塊又 與車橋桿通過螺絲鎖死 。 故當(dāng) 推桿 帶動(dòng) 轉(zhuǎn)向滑塊固定架前后運(yùn)動(dòng) 時(shí)，使搖桿的與繞線軸的夾角 不斷發(fā)生 變化， 通過輪車橋轉(zhuǎn)塊將 搖桿的與繞線軸的夾角 的 變化量轉(zhuǎn)化為導(dǎo)向輪的轉(zhuǎn)角變化量，從而改變小車的施行方向。 另外，在小車轉(zhuǎn)彎時(shí)，還需要解決內(nèi)輪和外輪差速問題。選擇雙輪驅(qū)動(dòng)方案時(shí)，小車兩個(gè)后輪都同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)輪，兩后輪需要同軸，而且還需要設(shè)計(jì)和 安裝無碳小車專用的差速器，但是由于差速器的加工精度要求太高，而且需要長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試，制造成本過于昂貴。故不在小車 上 使用雙輪 驅(qū)動(dòng) 而 是選擇單輪驅(qū)動(dòng) 。 單輪驅(qū)動(dòng) 即把 其中 一個(gè) 后輪 直接安裝 在驅(qū)動(dòng)軸上 跟隨 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，作為 驅(qū)動(dòng)輪， 另外一個(gè) 后輪通過 使用軸承 與 驅(qū)動(dòng)軸連接 或 安裝在另一 條 軸上，不 跟隨 驅(qū)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng) ，作為 從動(dòng)輪， 從動(dòng)輪 的轉(zhuǎn)速 由 小車轉(zhuǎn)彎時(shí)的角度 和半徑?jīng)Q定， 因此 能很好 的解決 小車的差速問題 。由于小車采用單輪驅(qū)動(dòng)來解決小車轉(zhuǎn)向時(shí)從動(dòng)輪 和驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速差 問題，從結(jié)果上來看，單輪驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)會(huì)比雙輪驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)便許多，效率也會(huì)比使用差速器的 雙輪驅(qū)動(dòng)高，但是單輪驅(qū)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致小車行駛不穩(wěn)定的問題。通過對(duì)比后，決定使用單輪驅(qū)動(dòng)，來解決小車轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)輪和外輪差速問題。 3 技術(shù)設(shè)計(jì) 將無碳小車的機(jī)構(gòu)方案基本設(shè)計(jì)完成以后 ， 需要根據(jù) 實(shí)際需要 來確定小車各個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù) 、建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算并優(yōu)化小車零件的參數(shù)。使小車可以行駛更遠(yuǎn) 的距離 ，更好的滿足競(jìng)賽命題的要求，并 為小車 提供更好的性能。 車 齒輪齒數(shù) 比 的計(jì)算 將無碳小車的機(jī)構(gòu)方案基本設(shè)計(jì)完成以后， 還需要初步確定小車的部分參數(shù)，并以此為 基礎(chǔ) ，來推導(dǎo)其他參數(shù)，最后 把 小車的參數(shù) 代 入小車運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中 來 驗(yàn)算和優(yōu)化 小車的參數(shù)， 用于減少工作量并 提高 效率。 已知 競(jìng)賽命題中，小車 繞 障 要求如圖 3示 ： （圖中 單位為 圖 3車 繞 障 要求示意圖 如圖 所示 ， 小車 前方每隔一米 就會(huì)放一個(gè) 障礙物 ， 如果 需要 成功 的 避開障礙物小車的行駛 軌跡 就應(yīng)該為正弦 曲線 或 余弦曲線 。 當(dāng)選取 正弦 曲線 為 小車的 行駛 軌跡時(shí) ， 小車的 行駛 軌跡的 周期 不好 確定， 而且隨著 小車行駛距離的 增大 ，小車與 每一次繞過 障礙物 時(shí) 兩者相距的距離 會(huì) 越來越 短，所以選擇了 余弦 曲線 作為小車的行駛軌跡 ，令 小車的軌跡為 。 由圖 3得 ， 和 k 的值為 0， 余弦 曲線的 周期 T 為 2m，所以。 由于小車 繞過 障礙物時(shí)兩者 需要留有一定的 安全 距離，所以 A 一般取 小車的車 寬 的 一半 與安全距離之和 ， 故A=以 小車的軌跡為 。 通過 小車的軌跡曲線公式可以求得小車在一個(gè)周期所行走的距離 約 為 小車能夠 在 后輪 轉(zhuǎn)動(dòng)四圈 后 能夠行駛完一個(gè)周期，所以 可以暫 取小車 后 輪 半徑 為 R=100 小車行駛完一個(gè) 周期 后，小車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)該也完成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期。所以，小車的驅(qū)動(dòng)齒輪和微調(diào)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪齒數(shù) 之比 為 1:4， 但是小車的后輪半徑越大越有利于小車的行駛，故小車 后 輪 半徑取 R=104轉(zhuǎn)動(dòng) 后可行駛完一個(gè)周期， 因此 驅(qū) 動(dòng)齒輪和微調(diào)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪 也該改為 1:34。同時(shí) 為了增加小車行駛的 圈數(shù) ， 在 驅(qū)動(dòng)齒輪和微調(diào)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪之間 并 入 一個(gè)齒輪用于連接繞線軸， 取 驅(qū)動(dòng)齒輪和 繞線 齒輪齒數(shù) 之比為 1:3， 故驅(qū)動(dòng)齒輪 、繞線 齒輪齒數(shù) 與 微調(diào)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪 三者 的齒數(shù)比為 1:3:齒數(shù) 帶入小車運(yùn)動(dòng)學(xué)模型， 可驗(yàn)證和優(yōu)化 小車 齒輪組的齒數(shù)比。 動(dòng)學(xué)模型 通過以驅(qū)動(dòng)輪 、從動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向輪三者的軌跡方程 為 依據(jù)， 編寫 為 序 ，進(jìn)行仿真 。在 序中給參數(shù)賦初始值，通過不斷地對(duì)各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終得出較為合理的軌跡函數(shù)圖像，再與競(jìng)賽 命題中 要求小車所 行走 的軌跡 兩者 來 對(duì)比 ，計(jì)算 優(yōu)化 得出 最合理 的參數(shù)， 再 以 最合理 的參數(shù) 為 依據(jù) 確定 小車的各零件的參數(shù) 。下圖為圖 3圖中曲線為小車 其中一組參數(shù)下的 小車三輪 的 軌跡函數(shù)圖像即 小車的 運(yùn)動(dòng)軌跡圖。 圖 3車軌跡 模擬圖 如圖 3示，從函數(shù)圖像中可以看出，圖曲線曲線光滑連續(xù)，并沒有較大的突變， 周期 和半徑都符合競(jìng)賽命題要求， 此時(shí)的各參數(shù)值可以為理論上的最優(yōu)值。具體值為： 繞線軸齒輪 為齒輪 1 模數(shù)齒數(shù) ， 微調(diào)機(jī)構(gòu)連接軸齒輪為 齒輪 2 齒數(shù) ，驅(qū)動(dòng)軸齒輪 為 齒輪 3 齒數(shù)，齒輪傳動(dòng)比為，帶傳動(dòng)比為，繞線軸半徑 r 為 3，驅(qū)動(dòng)輪 和從動(dòng)輪 半徑 =為 104桿為 120桿為 87 87 輪 半徑與 繞線輪半徑計(jì)算 已經(jīng)摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為 : M= 3 其中 U 為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，其中亞克力與木地板的滾動(dòng)摩擦系數(shù)為 故 滾動(dòng) 摩擦力 ： M=5N （ 3 由上式可知當(dāng)小車輪子半徑越大，小車受到 的滾動(dòng)摩擦力越小，就能夠行駛的越遠(yuǎn)。但是由于材料的加工問題、材料的機(jī)械性能不足問題材料、零件的安裝問題與小車零件協(xié)調(diào)性問題，故小車后輪的半徑不能取得太大， 需要在合理范圍內(nèi)。 圖 3車齒輪組 示意圖 如 圖 3示 ， 齒輪 1 為 繞線軸齒輪，齒輪 2 為微調(diào)機(jī)構(gòu)連接軸齒輪 ，齒輪 3 為 驅(qū)動(dòng)軸齒輪 ， 三 者 構(gòu)成了小車的齒輪組系統(tǒng)。 準(zhǔn)件及其材料件列表 表 3編號(hào) 材料及標(biāo)準(zhǔn)件的種類 毛坯尺寸 毛坯數(shù)量 每臺(tái)件數(shù) 1 亞克力板材 200× 200× 3 3 3 2 碳纖棒 Φ 6× 1000 3 3 3 鋁合金板材 12× 20× 200 1 1 4 深溝球軸承 8*14*5 (d*D*B) 18 18 5 深溝球軸承 6*14*5 (d*D*B) 4 4 6 滑輪軸承 6*20*5 (d*D*B) 1 1 7 直齒輪 m=z=14 1 1 8 直齒輪 m=z=42 1 1 9 直齒輪 m=z=46 1 1 10 墊片 0 30 11 螺栓 0 30 12 螺釘 0 30 13 軸套 6*8*2 2 2 14 軸套 8*14*3 2 2 15 45#鋼 Φ 4× 500 1 1 16 45#鋼 Φ 6× 500 1 1 17 45#鋼 Φ 8× 500 1 1 定非標(biāo)準(zhǔn)件 的 零件尺寸 經(jīng)過理論計(jì)算和分析結(jié)構(gòu)的合理性，對(duì)機(jī)構(gòu) 參數(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化 ，最終確定小車各個(gè)機(jī)構(gòu)重要零件的具體尺寸。 推桿長(zhǎng) =120 桿長(zhǎng) =78.5 車整體 裝配 效果 圖 圖 3車整體 裝配效果圖 1 圖 3車整體 裝配效果圖 2 4 小車的加工裝配以及調(diào)試 在本章中，主要是介紹小車各個(gè)零件的具體加工方法、零件原材料的選擇、加工 中遇到的問題、加工后進(jìn)行的裝配過程以及在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及其改進(jìn)方法。 要自行加工的零件及加工方法 小車 的 零件 部分可以 中 的 標(biāo)準(zhǔn)件可以根據(jù) 設(shè)計(jì)要求而購(gòu)買 ， 而 非標(biāo)準(zhǔn)件則需要購(gòu)買毛坯料進(jìn)行加工 ，我們所設(shè)計(jì)的無碳小車需要自行加工零件的原材料主要有亞克力、鋁合金為 45 鋼和碳纖維。 用亞克力板作為加工原材料的工件 亞力克是高分子材料，化學(xué)名稱為 聚甲基丙烯酸甲酯 。亞力克板是由亞克力粒料經(jīng)由擠板機(jī)擠出而成。優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的抗沖擊力性較高的表面硬度和表面光澤，以及較好的高溫性能，同時(shí)擁有在通用塑料比較優(yōu)秀的力學(xué)性能，穩(wěn)定性好，密度較低。缺點(diǎn)是脆性比較大，無法使用線切割工藝來確保加工精度。使用亞力克板作為小車的大部分工件的加工材料，有利于減輕小車的整體重量，同時(shí)具有較好的抗攻擊性，且可以控制成本。 需要以亞力克板為原材料加工的零件主要有小車底盤、驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、軸承座、正弦凸輪柄、轉(zhuǎn)向滑塊固定架、定滑輪支架等。 由于加工精 度對(duì)于無碳小車而言十分重要，為了保證零件的加工精度，上訴使用亞力克板為原材料加工的零件全部使用激光切割工藝對(duì)亞力克板進(jìn)行切割，由于激光切割工藝的加工精度較高，所以大部分零件切割出來后可以直接使用。其中部分零件由于側(cè)面存在孔，無法使用激光切割工藝，故使用銑床加工剩余的部分。 ： 圖 4 滑輪 固定架 用鋁合金作為加工原材料的工件 鋁合金 是日常生活中應(yīng)用最廣泛的一類 有色金屬 結(jié)構(gòu)材料，鋁合金密度低，強(qiáng)度比較高，塑性好。但是由于大部分鋁合金的密度比亞克力的密度高，且硬度不如亞克力，所以并選擇鋁合金作為小車的主體材料，僅作為部分連接件或滑塊的材料。由于 鋁合金 具有許多種型號(hào)，經(jīng)過考慮以后，決定使用 6063 鋁合金板材作為加工原料。 需要以 6063 鋁合金板材為原材料加工的零件主要有：導(dǎo)向輪車橋、導(dǎo)向輪車橋轉(zhuǎn)塊、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向滑塊、凸輪推桿滑塊、凸輪微調(diào)滑塊、凸輪微調(diào)滑塊固定架。 由于以 6063 鋁合金板材為原材料加工的零件尺寸都非常小而且數(shù)量不多，所以決定自行加工。在加工時(shí)，只能先是按照設(shè)計(jì)的要求，將 6063 鋁合金板材切割開粗，之后使用銑床進(jìn)行精確加 工，最后再用砂紙打磨去毛刺。 其中，導(dǎo)向輪車橋轉(zhuǎn)塊、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向滑塊、凸輪推桿滑塊和凸輪微調(diào)滑塊都比較容易加工，只需要將 6063 鋁合金板材開粗為余量不小于 米的毛坯，使用銑床銑精確到數(shù)，再按照?qǐng)D紙的要求進(jìn)行鉆孔、攻牙、打磨等加工工藝即可。至于導(dǎo)向輪車橋和凸輪微調(diào)滑塊固定架則存在一定的加工難點(diǎn)。 導(dǎo)向輪車橋的加工難點(diǎn)是在于其不是用銑床直接 6063 鋁合金板材，而是先使用車床加工出一個(gè)毛坯再使用銑床加工。由于 攻很容易受力過大折斷，所以在使用 攻攻牙的時(shí)必須非常小心。如圖 4示，先使用車床將 6063 鋁合金材料車出一個(gè)臺(tái)階圓柱，上臺(tái)階高 5 毫米直徑為 10 毫米，下臺(tái)階高 50 毫米直徑為 20 毫米。完成后使用銑床在下臺(tái)階銑出四個(gè)個(gè)端面，再按照?qǐng)D紙要依次進(jìn)行鉆孔和攻牙，最后銑用于安裝導(dǎo)向輪的槽。 用 45 號(hào)鋼作為加工原材料的工件 45 號(hào)鋼是常用中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性。在小車中，用作加工各類軸。 需要以 45 號(hào)鋼零件主要有：驅(qū)動(dòng)軸、從動(dòng)軸、繞線軸、定滑輪軸、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)推桿、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)搖桿、導(dǎo)向輪車橋桿。 加工方法為：按照?qǐng)D紙的要求，使用車床車出合適的直徑和長(zhǎng)度，之后再進(jìn)行攻牙和打磨。 車的裝配 在小車的工件加工完畢后，將開始對(duì)小車進(jìn)行裝配。對(duì)小車的裝配可以分為以下四個(gè)部分： 車體行駛結(jié)構(gòu)裝配 ： 將各個(gè)機(jī)構(gòu)的軸承座按照?qǐng)D紙的要求安裝在小車底盤上，為了使軸承座和小車底盤連接的更加穩(wěn)固和方便調(diào)試，決定通過螺絲鎖緊將軸承座固定。然后將用于將安裝驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸的軸承安裝在軸承座上，為后面對(duì)驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸進(jìn)行調(diào)試，先不將軸承固定。為 了減少摩擦和提高穩(wěn)定性，每個(gè)軸承座上都安裝上一對(duì)軸承。之后安裝轉(zhuǎn)向輪車橋，為了減少車橋軸和小車底座的摩擦，在小車底盤正反兩面安裝一對(duì)軸承。在轉(zhuǎn)向輪車橋上 安裝前輪，使用螺絲固定。將齒輪安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，暫時(shí)不固定，然后把驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸穿過軸承，安裝在軸承座，把驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪分別安裝在驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸上，使用螺絲固定。 小車原動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配 ： 使用螺絲將原動(dòng)機(jī)構(gòu)底部支撐架和小車底盤鎖緊，然后將將三根碳纖維管，放入原動(dòng)機(jī)構(gòu)底部支撐架的三個(gè)孔內(nèi)，之后將定滑輪支撐架安裝在三根碳纖維管上。把定滑輪放入定滑輪軸上的合適位置，將定滑輪固定軸安裝在定滑輪支撐架上，微調(diào)原動(dòng)機(jī)構(gòu)底部支撐架、碳纖維管和定滑輪支撐架至合適，安裝重物。 小車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、微調(diào)機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)總裝： 安裝繞線軸軸 承，將齒輪放入繞線軸，之后將繞線軸穿軸承座上軸承，調(diào)試到合適的位置。安裝微調(diào)機(jī)構(gòu)連接軸，把凸輪微調(diào)滑塊安裝在凸輪微調(diào)滑塊固定架調(diào)試，等凸輪微調(diào)滑塊功能可用后，把凸輪微調(diào)滑塊固定架安裝到微調(diào)機(jī)構(gòu)連接軸，之后將凸輪推桿滑塊安裝在凸輪微調(diào)滑塊固定架上，放入正弦凸輪柄，完成微調(diào)機(jī)構(gòu)的安裝。微調(diào)機(jī)構(gòu)安裝完成后，將推桿無螺紋的一側(cè)放入正弦凸輪柄上，在推桿有螺紋一側(cè)安裝轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向滑塊固定架和凸輪推桿滑塊，再在轉(zhuǎn)向滑塊固定架安裝搖桿。將導(dǎo)向輪車橋轉(zhuǎn)塊安裝在轉(zhuǎn)向輪車橋軸上并連接搖桿。 小車各機(jī)構(gòu)微調(diào)固定： 將小車的各個(gè)機(jī) 構(gòu)都安裝完畢后，微調(diào)各個(gè)機(jī)構(gòu)組件的位置，直至各個(gè)機(jī)構(gòu)可以正常并流暢的運(yùn)作，完成微調(diào)后將固定每一個(gè)軸承的位置，并鎖緊全部固定螺絲，驗(yàn)證小車是否能正常行駛，如果沒明顯問題，即完成對(duì)小車的裝配工作。 車的調(diào)試 軸承裝配問題：在軸承裝配時(shí)，軸承需要過盈配合。軸承 座上用于安裝軸承的 孔直徑需要比 軸承的直徑 少 右 ，但是即便是使用激光切割 工藝 加工 ，軸承 座 上 的 軸承孔仍然是會(huì)偏大 甚至每個(gè) 軸承孔的大小 都 不一， 使得 軸承都無法 使用原本 計(jì)劃 中的安裝方法 。 發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題后，我們可以采取半徑 補(bǔ)償?shù)?方法， 讓軸承可以固 定在 軸承 座 上 ，但是這樣可能會(huì)導(dǎo)致 軸承 上的軸 發(fā)生 偏心，影響小車的工作。 最好的方法 是對(duì) 軸承 座 重新 加工，并 要求在加工時(shí)，對(duì)加工 材料 進(jìn)行加工誤差補(bǔ)償。 推桿 自由度限制問題 ： 小車裝配 完成后， 發(fā)現(xiàn)小車 的正弦機(jī)構(gòu)并沒有 正常的 工作 。在小車測(cè)試時(shí)，轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu) 中 正弦 凸輪柄和 推桿 會(huì) 由于重力的作用 在 向前移動(dòng)的同時(shí)會(huì)下落 導(dǎo)致 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不能正常工作 。這個(gè) 問題發(fā)生的原因 是如果 需要轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)正常的工作需要 限制推桿 左右 方向和豎直方向的自由度 ，而在轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu) 中的 設(shè)計(jì)中 ，轉(zhuǎn)向滑塊固定架并 不能有限的限制推桿 豎直 方向下的自由度 。解決 這個(gè)問題 需要 設(shè) 計(jì)專門用于限制推桿豎直方向的自由度 的 零件 。 小車的穩(wěn)定性問題：在小車的 調(diào)試過程中 ，發(fā)現(xiàn) 小車的 車身穩(wěn)定性并 不怎么理想 。由 于 小車的 車身穩(wěn)定性與小車的整體構(gòu)造及整個(gè)車的重心有 很多的 關(guān)系，如果要 要使小車的穩(wěn)定性得到良好的改進(jìn)，需要 調(diào)整小車 的 重心 的位置 ，而這需要 對(duì)小車上機(jī)構(gòu)的位置 進(jìn)行調(diào)整，把小車的重心集中在車體中間略微偏后的位置上， 同時(shí) 還 需要 令 重物和尼龍線保持垂直。通過 改進(jìn)后 ，小車的穩(wěn)定性得到良好的改進(jìn) 。 摩擦對(duì)小車 的影響問題 ：在 小車的行駛過程中， 車輪 與地面的 摩擦和 零件之間的摩擦對(duì)車的性有 很大的 影響。在 實(shí)際 調(diào)試中， 小車無法正常啟動(dòng)行駛，經(jīng)過 分析后是由于 車輪與地面的摩擦 系數(shù) 過大或繞線輪半徑過少。在計(jì)算繞線輪半徑 時(shí)， 由于 大部分 可以需要 進(jìn)行反復(fù)運(yùn)動(dòng)的 軸和 桿 都在 連接處 安裝 有軸承來盡可能減少摩擦， 因此是 按照理論狀態(tài)下的情況，對(duì)小車的對(duì) 繞線輪半徑進(jìn)行 計(jì)算 ， 導(dǎo)致 在 實(shí)際中 繞線輪半徑過少。 后 通過 加大繞線輪半徑好，小車可以順利啟動(dòng)并 行使 。 加工 誤差的問題： 在實(shí)際中由于存在加工 誤差 的影響，往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)性能與實(shí)際表現(xiàn)之中存在差別，令 小車無法達(dá)到最優(yōu)性能。 而解決 這個(gè)問題的方法是 利用 小車的微調(diào)機(jī)構(gòu)的 對(duì)小車進(jìn)行微調(diào)。微調(diào) 機(jī)構(gòu)不僅能用于調(diào) 整 小車運(yùn)動(dòng) 軌跡的周期和半徑， 善用 微調(diào)機(jī)構(gòu)還能用于 來改善由于加工 誤差所導(dǎo)致 的問題。 5 結(jié)果評(píng)價(jià)分析 分析無碳小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的成品，將小車 的實(shí)際性能與理論性能 作對(duì)比，并以此來尋找在小車的設(shè)計(jì)和制作過程中的由于設(shè)計(jì) 或加工等問題導(dǎo)致 的缺陷和問題，并通過 分析小車 成品的 缺陷和問題，改進(jìn) 小車的設(shè)計(jì)和制造 。 車設(shè)計(jì)結(jié)果 在經(jīng)過對(duì)小車的設(shè)計(jì)優(yōu)化、加工裝配和微調(diào)總結(jié)后，最終設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)競(jìng)賽命題并達(dá)到預(yù)期性能需求的無碳小車。該無碳小車可以能依靠所給定重力勢(shì)能，能夠自動(dòng)啟動(dòng)前行，并在行駛的過程中自動(dòng)行駛出 S 型 軌跡，且在實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)行駛，可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)彎半徑和周期。 車設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn) 小車設(shè)計(jì) 方案的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 小車 的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便高效 ， 零件 的幾何關(guān)系 簡(jiǎn)潔 明了，易于計(jì)算和仿真。 （ 2） 車身 使用 亞克力板為原理制作 ， 使得小車車身更加輕巧， 使用 齒輪和帶輪傳動(dòng)，能量 傳遞效率 高 且 能力損失少。 （ 3） 采用單輪 驅(qū)動(dòng) ， 不需要安裝 差速器， 減少 小車整體的質(zhì)量和成本， 同時(shí)具有 較大的驅(qū)動(dòng)輪， 使 小車行駛時(shí)效率 比較 高 、 能量 損失 小， 能夠在 比較粗糙地面行駛并行走更遠(yuǎn) 的距離。 （ 4） 微調(diào)機(jī)構(gòu) 和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)利用了正弦機(jī)構(gòu)的原理，可以減少 誤差并能 通過 調(diào)整 微調(diào) 機(jī)構(gòu)參數(shù)， 來實(shí)現(xiàn) 糾正 小車 的行駛軌跡 ，并 調(diào)節(jié)小車的行駛 的 周期和半徑， 有利于 小車適應(yīng)轉(zhuǎn)彎繞障 和 避開障礙物。 （ 5） 通過 對(duì) 機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)的調(diào)整，使小車零件對(duì) 加工 精度 要求降 低 ，減少 小車的 加工 成本，并讓 小車更加易于 修改、 加工、安裝 及微調(diào) 。 （ 6） 由于用于制作 小車的 原材料價(jià)格比較低且 小車的 加工成本 不高， 可以讓小車整體造價(jià)保持 一個(gè) 比較低的 水平 ， 可以 在 確保小車的 性能達(dá)到 要求的同時(shí)控制 小車 的成本 。 小車設(shè)計(jì) 方案的缺點(diǎn)： （ 1） 由于在 設(shè)計(jì)時(shí)，沒有考慮到 理論 和實(shí)際的區(qū)別 ，缺少 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，讓小車 理論性能 和實(shí)際性能有出入 。 （ 2） 小車的加工受到成本、 時(shí)間、加工技術(shù)和加工范圍的限制，導(dǎo)致小車的整體加工精度不高，出現(xiàn)了許多不該出現(xiàn)的加工誤差。 （ 3） 在不同的地面測(cè)試 時(shí) ，小車所行駛的距離波動(dòng)比較大，微調(diào)機(jī)構(gòu)微調(diào)滑塊 位置很難 把握準(zhǔn)確， 難以根據(jù)不同類型的地面進(jìn)行合適的微調(diào)，而且微調(diào)時(shí) 比較繁瑣 和 耗時(shí) 。 （ 4） 小車的 微調(diào)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 的 轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直于地面，在工作時(shí)會(huì)受到 重力 加速度 的影響，使得 機(jī)構(gòu) 工作時(shí)精準(zhǔn) 度 收到影響。 （ 5） 對(duì)各種 機(jī)構(gòu) 認(rèn)識(shí)還不夠 全面 和 透徹，無法 根據(jù) 實(shí)際需要 設(shè)計(jì) 出 性能更好且 足夠簡(jiǎn)便的 機(jī)構(gòu)。 進(jìn)方向 （ 1） 加工精度和裝配精度是碳小車改進(jìn)的一個(gè)大方向之一。如果能 夠 找到更加合適的加工工藝可以提高小車零件的加工精度 并 減少后期的調(diào)試工作，也 可以讓小車現(xiàn)實(shí) 得到更好的運(yùn)動(dòng)效果 ， 同時(shí)控制小車的成本。 （ 2） 設(shè)計(jì)性能更加 良好的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和微調(diào)機(jī)構(gòu) ， 用于 提高 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的效率和穩(wěn)定性， 同時(shí)提高微調(diào)機(jī)構(gòu)的微調(diào)范圍，讓小車可以更大范圍的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)彎半徑和周期，提高小車在各種地面的適應(yīng)能力。 （ 3） 修改微調(diào) 機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，使其 的 轉(zhuǎn)動(dòng)平面平行于地面，減少重力對(duì) 微調(diào) 機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 工作時(shí) 的影響。 （ 4） 在設(shè)計(jì)階段對(duì)小車進(jìn)行更多的計(jì)算和仿真。通過更多 的 計(jì)算和仿真來 選擇更好的設(shè)計(jì)方案 和 參數(shù)， 令小車的理論性能得到提高。 （ 5） 改進(jìn) 機(jī)構(gòu)的 配合 的合理性 。 通過 使 機(jī)構(gòu)的 配合更加 合理， 使 小車更容易裝配并提高小車 零件 裝配時(shí) 裝配精度。 參考文獻(xiàn) [1] 顧曉勤 ，譚朝陽 學(xué) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2009. [2] 吳 宗澤 忌 1000例 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 ,20011： 46[3] 黃廷 祝 ,成孝 予 M]2008. [4] 同濟(jì)大學(xué)數(shù)學(xué)系 M]2009. [5] 王 德倫，高媛 M]版社 ， 2012. [6] 濮良貴 ， 陳國(guó)， 吳立言 [M]版社 ， 2012. [7] 王啟美，呂強(qiáng) M]電出版社 ,2007. [8] 潘春祥，任秀華，李香 . 014中文版基礎(chǔ)教程 [M]. 人民 郵電出版社 ， 2013. [9] 陳 懷 琛 理工課程中的應(yīng)用指南 [M]子科技大 學(xué) 出版社 ， 2007 [10] . s ]. 008 附錄 1 小車數(shù)學(xué)模型 方程 n=1000; h=,0.4,n); %小車齒輪齒數(shù) 比 1/23; ; %小車?yán)@線輪 半徑 %小車前輪 轉(zhuǎn)動(dòng)中心到推桿中心的橫向偏距 C=%微調(diào)裝置滑塊中心到繞線軸圓心在水平 方向上 距離 L=%導(dǎo)向 輪車橋桿 圓心 到驅(qū)動(dòng)軸圓心 在水平 方向上 距離 I=%小車 后輪半徑 R= %驅(qū)動(dòng)輪到前輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心橫向偏距 %從動(dòng)輪 到前輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心橫向偏距 %算法 h/E=h/**L af=*C); ./(; s=; ds=s(2)) ( bd= dy= x= y= xb=1+* yb=1+* xc=I* yc=I* x,y,'b',xb,b',xc,m'); on on i=1:9 t=0:*t)t)+i; xy, on