第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽

1、第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)報(bào)告總 15 頁(yè)第 1 頁(yè)產(chǎn)品名稱：無碳小車編號(hào)：805王葉楓1、設(shè)計(jì)概述為實(shí)現(xiàn)小車?yán)@樁走八字軌跡的功能，設(shè)計(jì)時(shí)將方案劃分為軌跡設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳動(dòng)模塊，微調(diào)模塊四部分。1. 軌跡近似為等徑的兩外切圓，切點(diǎn)變向。 2.轉(zhuǎn)向?yàn)殡p輪變向，四連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)。 3.動(dòng)力為重物牽引尼龍繩，帶動(dòng)后輪，傳動(dòng)為減速齒輪及凸輪機(jī)構(gòu)，推動(dòng)連桿進(jìn)行變向控制。 4.微調(diào)采用螺栓螺紋固定模式。 綜上，以較精簡(jiǎn)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)，具有較高的傳動(dòng)效率以及可實(shí)現(xiàn)性。2、設(shè)計(jì)方案1.設(shè)計(jì)目標(biāo)：小車的目的在于實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡，側(cè)重軌跡的穩(wěn)定性以及低損耗。 2.設(shè)計(jì)要求：軌跡的設(shè)計(jì)應(yīng)側(cè)重易

2、于實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)就簡(jiǎn)，車體的布局應(yīng)側(cè)重保持重心，并且還應(yīng)具備微調(diào)模塊用以調(diào)節(jié)軌跡。 3.整體圖示： 4.方案介紹：以下，將就軌跡設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳動(dòng)模塊，微調(diào)模塊四方面進(jìn)行方案介紹。 軌跡設(shè)計(jì)：繞8字大致可分為三種軌跡，一種為兩相外切的圓，第二種為兩圓及其內(nèi)公切線，第三種為正弦8字。 其中，外切圓需一次變向，第二種需四次變向，正弦軌跡導(dǎo)向輪方向時(shí)刻變化。為簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，我們將軌跡定位外切圓 式。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：為解決單導(dǎo)向輪容易出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)輪差速計(jì)算困難的問題，我們采用雙導(dǎo)向輪，單驅(qū)動(dòng)輪的模式。原理如圖。 動(dòng)力傳動(dòng)：動(dòng)力為下落的重物，經(jīng)尼龍繩帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)小車前進(jìn)。采用齒輪減速及凸輪將

3、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平動(dòng)，推動(dòng)導(dǎo) 向輪的連桿，進(jìn)行變向的控制。 微調(diào)模塊：為了提高小車的適應(yīng)性，需要有微調(diào)模塊便于其軌跡的調(diào)整。微調(diào)主要集中在推動(dòng)桿的長(zhǎng)度上，采用螺紋配合，通過 旋入螺紋的深度調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變其軌跡。 裝訂線學(xué)校名稱：山東大學(xué)工程訓(xùn)練中心第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)報(bào)告總 15 頁(yè)第 2 頁(yè)產(chǎn)品名稱：無碳小車編號(hào)：805王葉楓3、 設(shè)計(jì)結(jié)果 以下分模塊就較為重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)介。1 基本參數(shù)：1. 軌跡設(shè)計(jì)：由于凸輪的過渡，軌跡并非標(biāo)準(zhǔn)的兩圓。其中的曲線過渡使兩圓圓心距增大，有利于小車的繞桿運(yùn)行。200述或關(guān)注點(diǎn)的摘要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。可使用“文本框工具”

4、選項(xiàng)卡更改重要引述文本框的格式。2. 傳動(dòng)設(shè)計(jì)1 驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)7圈，凸輪轉(zhuǎn)1圈。齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i=7；2 大輪直徑120mm，一周期內(nèi)8字總周長(zhǎng)2638.9mm；3 尼龍繩繞于驅(qū)動(dòng)輪軸上，軸上設(shè)有啟動(dòng)錐度，如圖，理論上可繞行7個(gè)周期。3. 轉(zhuǎn)向連桿設(shè)計(jì)三個(gè)輪共圓心。保證轉(zhuǎn)向無側(cè)滑，保證軌跡精準(zhǔn)。tant =L/(R圓/2)=180/135=53.1同理 =32.28桿長(zhǎng)L1=L2=30mmL3=120mm4. 車身設(shè)計(jì) 裝訂線學(xué)校名稱：山東大學(xué)工程訓(xùn)練中心第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)報(bào)告總 15 頁(yè)第 6 頁(yè)產(chǎn)品名稱：無碳小車編號(hào)：805王葉楓本方案優(yōu)勢(shì)與創(chuàng)新:（1.） 具備的優(yōu)勢(shì)

5、1) 結(jié)構(gòu)合理：小車的整體由三個(gè)模塊組成，各個(gè)模塊工作互不干涉。2) 設(shè)計(jì)巧妙：轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)靈敏，能夠適應(yīng)不同間距的跑道。3) 計(jì)算準(zhǔn)確：通過三維模擬以及建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行精密的計(jì)算得出軌跡。4) 制作簡(jiǎn)單：小車零部件設(shè)計(jì)按照相關(guān)機(jī)床條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，易加工易裝配。5) 材料成本低：小車材料選取遵循滿足使用要求的條件下越經(jīng)濟(jì)越好的原則進(jìn)行選擇，整體費(fèi)用不高。6) 調(diào)試周期短：小車軌跡于電腦上已經(jīng)模擬，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)試方便快捷。7) 性能優(yōu)越：小車完成大賽規(guī)定動(dòng)作良好，在比賽中顯示出一定的穩(wěn)定性。8) 微調(diào)機(jī)構(gòu)眾多：小車結(jié)構(gòu)上共有三處微調(diào)機(jī)構(gòu)，能夠在軌跡不理想的情況下調(diào)整進(jìn)行校正。9) 理論與實(shí)踐

6、高度結(jié)合：我們不僅在理論設(shè)計(jì)和計(jì)算上略勝一籌，在裝配以及調(diào)試中也能堅(jiān)持到底，不斷探索不斷改進(jìn)以求達(dá)到最多最遠(yuǎn)最穩(wěn)定的效果。（2.） 創(chuàng)新點(diǎn)：1) 利用多處微調(diào)，適應(yīng)不同場(chǎng)地。2) 底板設(shè)計(jì)很低，降低重心提高穩(wěn)定性。3) 結(jié)構(gòu)上左右對(duì)稱，達(dá)到左右轉(zhuǎn)向穩(wěn)定。4) 結(jié)構(gòu)模塊化，易于整體互換及調(diào)試。裝訂線學(xué)校名稱：山東大學(xué)工程訓(xùn)練中心第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)報(bào)告總 15 頁(yè)第 7 頁(yè)產(chǎn)品名稱：無碳小車編號(hào)：805王葉楓3、典型零件加工工藝（1） 驅(qū)動(dòng)軸工藝：1) 毛胚：14×80mm2) 材料：鋁合金3) 粗加工：a) 粗車：i. 使用機(jī)床型號(hào)：C6132ii. 夾具：三

7、爪卡盤iii. 量具：游標(biāo)卡尺，千分尺，百分表iv. 刀具：硬質(zhì)合金車刀v. 切削用量：Vc=750r/min ap=2mm 進(jìn)給量f=0.3mm/r4) 精加工：a) 精車：i. 使用機(jī)床型號(hào)：C6132ii. 夾具：三爪卡盤iii. 量具：游標(biāo)卡尺，千分尺，百分表iv. 刀具：硬質(zhì)合金車刀v. 切削用量： Vc=980r/min ap=0.2mm 進(jìn)給量f=0.030.04mm/rvi. 切削液：乳化液 裝訂線學(xué)校名稱：山東大學(xué)工程訓(xùn)練中心第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)報(bào)告總 15 頁(yè)第 8 頁(yè)產(chǎn)品名稱：無碳小車編號(hào)：805王葉楓（2） 前后輪工藝：1) 毛胚：200×200×8mm2) 材料：鋁合金3) 粗加工：a) 數(shù)銑i. 使用的數(shù)控銑床型號(hào)： XKA714數(shù)控銑床b) 粗車i. 使用機(jī)床型號(hào)：C6132ii. 夾具：三爪卡盤iii. 量具：游標(biāo)卡尺，千分尺，百分表iv. 刀具：硬質(zhì)合金車刀v. 切削用量：Vc=750r/min ap=2mm 進(jìn)給量f=0.3mm/r4) 精加工：a) 精車：i. 使用機(jī)床型號(hào)：C6132ii. 夾具：