八字形無(wú)碳小車設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的“8”字型題目：自控越障車設(shè)計(jì)姓名：趙洋學(xué)號(hào)：201301020060002專業(yè)：機(jī)械電子工程班級(jí)：2013級(jí)01班學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院沈?qū)W會(huì)指導(dǎo)教師:完成時(shí)間:畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明書本人聲明：本人趙洋（學(xué)號(hào)：201301020060002）所提交的畢業(yè)論文重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的“8”字型自控越障車設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)教師沈?qū)W會(huì)老師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫作的成果，論文中所引用他人的無(wú)論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中加以說(shuō)明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對(duì)本文的寫作、修訂提出過(guò)并為我在論文中加以采納的意見(jiàn)、建議，均已在我的致謝辭中加以說(shuō)明并深致謝意。學(xué)生（簽字）：時(shí)間：年月日

2、指導(dǎo)教師已閱（簽字）：時(shí)間：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)設(shè)計(jì)重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的“8”字型自控越障車設(shè)計(jì)是本人；趙洋（學(xué)號(hào)：201301020060002）在校期間所完成學(xué)業(yè)的一部分，是在指導(dǎo)教師沈?qū)W會(huì)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的。本人同意學(xué)校保留或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的印刷件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)山東協(xié)和學(xué)院可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。學(xué)生（簽字）：指導(dǎo)教師已閱（簽字）:時(shí)間：年月日時(shí)間：年月日摘要摘要我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是“重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的“8”字型自控越障車設(shè)計(jì)”。設(shè)計(jì)過(guò)程中小車的

3、設(shè)計(jì)方法極其關(guān)鍵，首先論文思路要明確；而在設(shè)計(jì)過(guò)程中，選材、建模以及加工過(guò)程中要考慮充分。我借鑒了一些現(xiàn)代發(fā)明理論例如對(duì)系統(tǒng)、參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等；并采用了WINDOWS、MATLAB、PROE等輔助設(shè)計(jì)軟件。根據(jù)方案我將小車的機(jī)器構(gòu)成分為六個(gè)部分，進(jìn)行分步設(shè)計(jì)。針對(duì)每一個(gè)部件設(shè)計(jì)切合的方案，通過(guò)篩選對(duì)比選出其中最好的方案組合。我的方案最終確定為：選用三角底板式車架、錐形軸原動(dòng)結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)選用齒輪或無(wú)需該機(jī)構(gòu)、采用槽輪結(jié)構(gòu)及曲柄連桿作為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、行走結(jié)構(gòu)采用單輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)差速、微調(diào)結(jié)構(gòu)采用微調(diào)螺母螺釘。在設(shè)計(jì)階段我先建立了模型進(jìn)行分析，利用TMATLAB對(duì)能耗、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力及靈敏度等方面進(jìn)行了分析。

4、進(jìn)而獲取了一部分有關(guān)小車運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)。然后用PROE三維軟件模擬小車的實(shí)體建模以及模擬小車的部分運(yùn)動(dòng)。根據(jù)方案我將小車的機(jī)器構(gòu)成分為六個(gè)部分，進(jìn)行分步設(shè)計(jì)。針對(duì)每一個(gè)部件設(shè)計(jì)切合的方案，對(duì)塑料可采用切割，因?yàn)樾≤囍皇莻€(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，所以部分零件采用了木板、塑料等輕便材料，因?yàn)榱慵蠖嗖捎媚z水銜接。在調(diào)試過(guò)程中只需要微調(diào)便可改變小車參數(shù)，在設(shè)計(jì)階段我先建立了模型進(jìn)行分析，利用TMATLAB對(duì)能耗、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力及靈敏度等方面進(jìn)行了分析。方便試驗(yàn)的過(guò)程中驗(yàn)證小車運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確立小車最優(yōu)的參數(shù)。關(guān)鍵詞：8字型軌跡無(wú)碳參數(shù)輔助微調(diào)機(jī)構(gòu)靈敏度IAbstractABSTRACTThetitleofmygraduati

5、onprojectis"8trackwithoutcarboncar".Intheprocessofdesign,thedesignmethodofcarisveryimportant,Firstofall,thethesisshouldbeclear;Inthedesignprocess,materialselection,modelingandprocessingshouldbeconsideredfully.Idrawlessonsfromsomemoderninventionssuchastheoptimizationdesignofthesystemandthep

6、arameters,anduseWINDOWS,MATLAB,PROEandotherauxiliarydesignsoftware.Mythesisisdividedintofourparts,whichisparticularlyimportantbecauseofthedesignofthecarsoIwilldesignthecarisdividedintothreestages.Accordingtotheplan,Iwillbedividedintosixpartsofthecarmachine,stepbystepdesign.Foreachpartofthedesignofth

7、eprogram,throughtheselectionofthebestcombinationofscreeningandcomparison.Iplantofinalizetheselection:thetriangularfloorframe,conicalshaftdrivingstructure,selectionofgeartransmissionstructurewithorwithouttheuseofGenevamechanism,structureandcrankassteeringmechanismdrivenbyasinglewheelwalkingstructuret

8、oachievedifferential,trimmingstructurebytrimmingnutscrew.Inthedesignphase,Ifirstsetupthemodelforanalysis,theuseofTMATLABenergyconsumption,motion,powerandsensitivityanalysis.Andthengetapartofthecarmovementdata.ThenusePROE3Dsoftwaretosimulatethesolidmodelingofthecarandsimulatethemovementofthecar.After

9、avarietyoffactorsontheimpactofthecarIalsointhesolidmodelingbasedonthedetaileddesignofeachpartofthecar.Becausemostpartsofthecarcanbeusedtobuystandardparts,inadditiontoasmallpartbecauseofthehighprocessingaccuracyofthereasonsfortheneedforspecialprocessing,themajorityofpartscanbemetbymanualprocessing.Th

10、eplasticcanbecut,becausethecarisonlyatestmodel,sopartoftheuseofwood,plasticand#Abstractotherlightweightmaterials,becausemostofthepartsusingglue.Intheprocessofdebugging,itisnecessarytofinetunetheparametersofthecar,tofacilitatethetestprocesstoverifythelawofmotionofthecar,toestablishtheoptimalparameter

11、softhecar.Keywords:8-TrackcarbonCarbonlesfine-tuningmechanismsensitiveill目錄目錄1 論述11.1 小車示意圖11.2小車的設(shè)計(jì)要求11.3整體方案設(shè)計(jì)21.4小車的設(shè)計(jì)方法22 具體方案設(shè)計(jì)42.1車架設(shè)計(jì)62.2小車動(dòng)力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)62.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)62.4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)62.5行走機(jī)構(gòu)72.6微調(diào)機(jī)構(gòu)83 技術(shù)設(shè)計(jì)103.1能耗規(guī)律模型103.2運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型123.3動(dòng)力學(xué)分析模型144三維建模及工程圖紙繪制174.1主要零件的建模及分析174.1.1 齒輪174.1.2 軸174.1.3 底板184.1.4 繞線筒184.1

12、.5 曲柄194.1.6 前叉194.1.7 車輪194.2.機(jī)架機(jī)構(gòu)204.2.1原動(dòng)機(jī)構(gòu)214.2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)224.2.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)234.2.4 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)235小車調(diào)試及改進(jìn)255.1小車調(diào)試方法255.2小車改進(jìn)方法256總結(jié)體會(huì)26參考文獻(xiàn)27致謝28V山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)論文1論述現(xiàn)如今，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，人們生活水平得到不斷優(yōu)化及提高，然而環(huán)境污染的問(wèn)題也日益嚴(yán)重，可持續(xù)發(fā)展意識(shí)已成為世界潮流，“低碳生活”的觀念已達(dá)成共識(shí)。堅(jiān)信科學(xué)，走綠色經(jīng)濟(jì)道路是社會(huì)發(fā)展之必然，現(xiàn)在無(wú)碳技術(shù)已經(jīng)被許多國(guó)家運(yùn)用到工農(nóng)業(yè)及生活的各個(gè)領(lǐng)域，我國(guó)亦在加大無(wú)碳生產(chǎn)技術(shù)的研究。所以，設(shè)計(jì)無(wú)碳小車的意義更加

13、重要。如圖1-11.1小車示意圖圖1-1小車示意圖1.2小車的設(shè)計(jì)要求具有方向控制功能的以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的自走小車。其運(yùn)行原理是能量轉(zhuǎn)換，在重力勢(shì)能不變情況下，設(shè)計(jì)一種能夠?qū)⒅亓?shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能并帶動(dòng)小車行走的裝置。要求小車能在規(guī)定大小的場(chǎng)地上，繞相距300mm的兩個(gè)障礙沿8字形軌跡運(yùn)動(dòng)，繞行時(shí)不得碰撞障礙物，不得超出場(chǎng)地。障礙物為半徑50mm、高300m的兩個(gè)圓柱體，相距50cm距離放置在場(chǎng)地中心線上，檢測(cè)小車合格的標(biāo)準(zhǔn)是以小車總共走過(guò)了多少圈來(lái)決定。如圖1-2圖1-2小車運(yùn)行路線圖1.3整體方案設(shè)計(jì)小車在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)保持思路的清溪，目的的明變，考慮到本錢的問(wèn)題在設(shè)計(jì)方面要理性。要具有開闊的思路

14、，創(chuàng)新的精神，勇于創(chuàng)新的精神，在創(chuàng)新中發(fā)展提高。設(shè)計(jì)方法上我參考了各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)發(fā)明理論。不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)。采用了很多。在選擇方案時(shí)應(yīng)注重考慮小車的難易程度、制造成本等各方面的影響，做到從客觀事實(shí)出發(fā)，減少能動(dòng)性，一切以物理原理和實(shí)際情況為依據(jù)，減少主觀因素的影響，使選擇的方案能夠達(dá)到最佳。對(duì)此我參考查閱了許多書籍，例如由高等教育出版社出版的機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)。而且在網(wǎng)上收集了與之相關(guān)的資料。小車在設(shè)計(jì)過(guò)程中需完成多個(gè)的方面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)要使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更具創(chuàng)新性與規(guī)范性。工程管理這一項(xiàng)要求綜合考慮各方因素，提出合理的工程規(guī)劃,獲取最好的方案。1.4小車的設(shè)計(jì)方法小車在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)保持思路的清溪，目的的

15、明變，考慮到本錢的問(wèn)題在設(shè)計(jì)方面要理性。要具有開闊的思路，創(chuàng)新的精神，勇于創(chuàng)新的精神，在創(chuàng)新中發(fā)展提高。設(shè)計(jì)方法上我參考了各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)發(fā)明理論。不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)。采用了很多計(jì)算機(jī)軟件輔助我進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面是我的設(shè)計(jì)思路流程圖。如圖1-3敲定方案19方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)制作調(diào)試2具體方案設(shè)計(jì)我在對(duì)小車的功能進(jìn)行了詳細(xì)的分析之后，得出小車行進(jìn)過(guò)程中需要完成很多規(guī)定動(dòng)作為方便設(shè)計(jì)我根據(jù)小車所需完成的轉(zhuǎn)化將小車結(jié)構(gòu)劃分成五個(gè)部分進(jìn)行，以方便進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。并且我為了得到較為準(zhǔn)確的方案，采用了開闊性思維來(lái)設(shè)計(jì)所有的模塊，以尋找多個(gè)可行的方案及構(gòu)思。如圖2-1三角底板式繩輪式直齒輪錐齒輪骨架式無(wú)碳小車動(dòng)機(jī)構(gòu)11向機(jī)

16、n構(gòu)帶輪雙輪同步雙輪差速驅(qū)動(dòng)圓柱凸輪普通凸輪行走機(jī)構(gòu)II單輪驅(qū)動(dòng).圖2-1小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖上圖是我設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)圖框。在選擇方案時(shí)應(yīng)注重考慮小車的難易程度、制造成本等各方面的影響，做到從客觀事實(shí)出發(fā)，減少能動(dòng)性，一切以物理原理和實(shí)際情況為依據(jù)，減少主觀因素的影響，使選擇的方案能夠達(dá)到最佳。在此基礎(chǔ)上上，我又根據(jù)小車設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的小車功能、加工成本等因素構(gòu)建了新的結(jié)構(gòu)圖。見(jiàn)圖2-2簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)減少內(nèi)部摩擦損耗減少高副功能實(shí)現(xiàn)行走路程遠(yuǎn)減少與地面的摩擦損耗可根據(jù)不同的地面調(diào)整驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)減少轉(zhuǎn)軸軸祇等直徑充分潤(rùn)滑保證零件精度選擇適當(dāng)?shù)牟牧蠝p少小車重m里増大輪子的半徑選擇低成本的材料就地取材成本減低加

17、工成本等圖2-2小車功能與成本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.1車架設(shè)計(jì)車架不需要承受太大的力，所以對(duì)其強(qiáng)度要求不用太強(qiáng)求。在常見(jiàn)材料中以鋁合金板最優(yōu)，無(wú)論是從價(jià)格還是性能上。2.2小車動(dòng)力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)動(dòng)力機(jī)構(gòu)的作用是將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小車行走的動(dòng)能。我設(shè)想小車能量機(jī)構(gòu),小車對(duì)動(dòng)力機(jī)構(gòu)有如下要求，1.驅(qū)動(dòng)力要適中，2小車在到點(diǎn)之前，重物速度要盡可能小，避免小車沖量過(guò)大。同時(shí)盡可能的使重物的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)小車行走的勢(shì)能，若重物垂直方向的速度過(guò)大，重物還有較多動(dòng)能未及時(shí)釋放，將縮短小車的行程。在調(diào)試時(shí)力量不均，所以原動(dòng)機(jī)構(gòu)還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。4機(jī)構(gòu)的結(jié)夠越簡(jiǎn)單，能量的消耗就越小，能量的利用率就越高，進(jìn)而效率就越高。

18、2.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為了小車能沿設(shè)計(jì)的軌道上更精確的行駛，應(yīng)提高傳遞的效率，保證傳動(dòng)的穩(wěn)定，最后綜合考慮各方面的因素，構(gòu)建最優(yōu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。常見(jiàn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如下：1輪子和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的方式效率最高，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)，小車的質(zhì)量大大減輕。2齒輪傳動(dòng)相較前兩者，它的效率更高，工作更可靠，等優(yōu)點(diǎn)，但是齒輪的價(jià)格昂貴，且在傳動(dòng)距離較大的地方不足之處較明顯，所以在第一種方式不滿足要求的情況下，先考慮使用齒輪傳動(dòng)。綜合上述分析，選用齒輪傳動(dòng)作為小車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2.4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)增加對(duì)能量的利用率，同時(shí)要使結(jié)構(gòu)構(gòu)建的越發(fā)簡(jiǎn)單，在運(yùn)行過(guò)程中損失的能量就越少，同時(shí)還需滿足小車的運(yùn)動(dòng)特性：來(lái)回周期性的擺動(dòng)。凸輪是一種具有輪廓的構(gòu)件，

19、凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動(dòng)。它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)高副接觸凸輪的形狀決定了從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)推桿的運(yùn)動(dòng)，而且反應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)方便。就是由于兩者之間是點(diǎn)接觸、線接觸，所以容易磨損，凸輪的加工也較困難，所以比較之后不采用凸輪機(jī)構(gòu)曲柄搖桿曲柄搖桿的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但和凸輪一樣缺點(diǎn)明顯，且曲柄搖桿也決定了設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)比較困難。在選擇方案時(shí)應(yīng)注重考慮小車的難易程度、制造成本等各方面的影響。做到從客觀事實(shí)出發(fā)，減少能動(dòng)性，一切以物理原理和實(shí)際情況為依據(jù)，減少主觀因素的影響，使選擇的方案能夠達(dá)到最佳。2.5行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)輪、動(dòng)輪組成，輪子的厚薄程度，材料和大小的不同

20、。摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為M二N-5對(duì)于相同的材料5為一定值。滾動(dòng)摩擦阻力公式f，由公式可知，輪輪子的大小與小車受到的阻力成反比，與小車的行近距離成正比。但考慮到加工、材料、安裝問(wèn)題等方面的萬(wàn)提，具體的尺寸還需才可進(jìn)一步分析確定。后輪可以采用的驅(qū)動(dòng)方式有很多，例如單輪驅(qū)動(dòng)。雙輪同步驅(qū)動(dòng)其缺點(diǎn)是一定會(huì)有輪子與地面打滑，由于滑動(dòng)摩擦系數(shù)遠(yuǎn)大與滾動(dòng)摩擦系數(shù),同時(shí)會(huì)約束小車的前進(jìn)，變得無(wú)法確定其軌跡，不能夠有效避免障礙物。雙輪差速驅(qū)動(dòng)其優(yōu)點(diǎn)在于能有效避免雙輪同步驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)的問(wèn)題，其可以通過(guò)差速器或來(lái)實(shí)現(xiàn)差速驅(qū)動(dòng)。差速器涉及到能耗最小原理，能較好的減少摩擦，同時(shí)能夠完成需要的運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)差速的原理是速度與輪

21、之間的變換，這樣交替變換主動(dòng)輪。它的缺點(diǎn)在于單向軸承間存在側(cè)隙，在主動(dòng)輪從動(dòng)輪切換過(guò)程中的誤差會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)不精準(zhǔn)，所以還需進(jìn)一步分析否會(huì)對(duì)小車的功能產(chǎn)生影響。單輪驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪間的差速主要依靠與地面的運(yùn)動(dòng)約束來(lái)確定。其效率要高，但缺點(diǎn)是前進(jìn)速度不穩(wěn)定，傳動(dòng)精度也不高。2.6微調(diào)機(jī)構(gòu)微調(diào)機(jī)構(gòu)是小車的核心控制部分。經(jīng)過(guò)篩選最終確定本小車采用構(gòu)曲柄連桿+搖桿+槽輪機(jī)的方案，而加上微調(diào)機(jī)構(gòu)是因?yàn)榧庸ふ`差和裝配誤差的原因，而且曲柄連桿很敏感，因?yàn)檫M(jìn)行調(diào)整所以要改進(jìn)，對(duì)小車也要進(jìn)行矯正。這也是使用它最重要的原因。另一方面：可通過(guò)矯正小車的軌跡來(lái)修正如幅值、周期、方向等因素，使小車走最佳的運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖2

22、-3圖2-3小車微調(diào)機(jī)構(gòu)三維圖3技術(shù)設(shè)計(jì)3.1能耗規(guī)律模型上。則有Vi=1乞Ii=1為了簡(jiǎn)化分析，先假設(shè)小車內(nèi)部的能耗為零。小車車輪與地面之間的摩擦阻力系數(shù)為5，在不考慮其它的情況下重物的重力勢(shì)能都用在小車克服摩擦力做功n(*&s=2mghRiiN=mgi總N是個(gè)第i個(gè)輪子對(duì)地面的壓力。iR是第i個(gè)輪子的半徑。iS是第i個(gè)輪子行走的距離im為小車的總質(zhì)量總微調(diào)機(jī)構(gòu)是小車的核心控制部分。最終確定本小車采用構(gòu)曲柄連桿+搖桿+槽輪機(jī)的方案，而加上微調(diào)機(jī)構(gòu)是因?yàn)榧庸ふ`差和裝配誤差的原因，而且曲柄連桿很敏感，因?yàn)檫M(jìn)行調(diào)整所以要改進(jìn)，對(duì)小車也要進(jìn)行矯正。四方面考慮。小車的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一些重要零件的

23、設(shè)計(jì)為主要任務(wù)，其結(jié)構(gòu)決定著小車的性能。走軌跡誤差，甚至小車翻車；另一方面，由于小車高度尺寸較大，為使其重心盡可能在下方，支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)在滿足性能的前提下盡量減輕重量。如圖3-135500.50.550.60.650.70.750.80.850.90.951小車驅(qū)動(dòng)效率圖3-1小車前進(jìn)距離與關(guān)系圖325205O小車前進(jìn)的距離由圖3-1可看出滾動(dòng)摩阻系數(shù)的大小對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)距離的影響十分明顯，因此輪子使用什么樣的微調(diào)機(jī)構(gòu)是小車的控制核心。最終確定本小車采用構(gòu)曲柄連桿+搖桿+槽輪機(jī)的方案，再加上微調(diào)機(jī)構(gòu)是因?yàn)榧庸ふ`差和裝配誤差的原因，而且曲柄連桿很敏感，因?yàn)檫M(jìn)行調(diào)整所以要改進(jìn)，對(duì)小車也要進(jìn)行矯正。在

24、設(shè)計(jì)小車時(shí)考慮到材料的性能，輪子的剛度應(yīng)盡可能的大，而與地面的摩擦阻力系數(shù)應(yīng)盡可能小。不僅如此，有圖知小車為車輪提供能量的效率提高多少，小車前進(jìn)的距離也相應(yīng)的提咼多少。小車設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一則是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，也是小車的核心部分，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為“曲柄連桿+搖桿形式”。因?yàn)樗呗肪€為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)曲柄為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。如圖3-2：456輪子的半徑。陰50.90.951小車駆動(dòng)效率4035325205O小車前進(jìn)的距離3.2運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型符號(hào)說(shuō)明：驅(qū)動(dòng)輪半徑：齒輪傳動(dòng)比：驅(qū)動(dòng)輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距：'驅(qū)動(dòng)輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距：-驅(qū)動(dòng)軸2和轉(zhuǎn)向輪的中心距離：曲柄軸1和轉(zhuǎn)向輪的中心距離：曲柄的旋轉(zhuǎn)半徑：搖桿長(zhǎng)：

25、連桿長(zhǎng)：軸繩輪半徑：r2a、驅(qū)動(dòng)：當(dāng)重塊下落dh時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為d02，則有dh則曲柄軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度小車移動(dòng)的距離為ds=R-d02b、轉(zhuǎn)向：Q與°】滿足以下關(guān):一cosa(b+c-sina一ri-sin0)2+rii2-cos201解上述方程可得01與a的函數(shù)關(guān)系式a=f(0)1C、小車行走軌跡小車轉(zhuǎn)彎的曲率的半徑為bP=+atana1小車行走ds的過(guò)程中，小車的整體所轉(zhuǎn)過(guò)的角度ds當(dāng)小車轉(zhuǎn)過(guò)角度為0時(shí)，有dx二一ds-sin|3dy=ds-cos|3d、小車其他輪的軌跡小車的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中，b的坐標(biāo)BCC+a2>0）c的坐標(biāo)C（一/d）在地面坐標(biāo)系中，有x=x一(a+

26、a)-cosPBA12y=y一(a+a)-sinPBA12x=xa-cosP-dsinPCA1y=y+d-cosP-asinPCA1整理上述表達(dá)式有:dO=dhdO2dOi12=c2(1-cosa)2+(b+c-sina-r-sinO)2+r2cosO1111bp=+atana1dx=-dssinPdy=ds-cosPx=x-(a+a)-cosPBA12y=y-(a+a)-sinPBA12x=x-a-cosP-dsinPCA1y=y-a-sinP+d-cosPCA13.3動(dòng)力學(xué)分析模型a、驅(qū)動(dòng)重物以加速度運(yùn)動(dòng)，繩子拉力為T，有T扭力"2=Tr2八1，（其中九i是摩擦產(chǎn)生的影響。驅(qū)動(dòng)輪

27、的力矩Ma，曲柄輪的扭矩Mi，Na為驅(qū)動(dòng)輪的壓力，F(xiàn)a為驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力，有M+=M九ai22（其中九2設(shè)置考慮）M=N*5+F-RAAAb、轉(zhuǎn)向設(shè)小車在轉(zhuǎn)向過(guò)程輪受到的阻力矩MC，由赫茲公式得,1-卩2兀(+E1N二bB2bcc由于b比較小，故M=丄bB2c4c對(duì)于連桿的拉力Fc，有sin0=r*sin°c2TTl0兀-ac-arcsin-(1-cosa)c12/-cos0c2M=F-cos0-c-sin0ccc2c1M=F-c-sin(0+0)1cc2c、小車仃走受力分析設(shè)小車慣量為I，此時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)中心0'的慣量為I'I+m(PAaA'+a32(平行軸定理)I&

28、#39;-a=f-pAA小車的加速度為:N-6crca-A(pa2)+d2A16.pA.6山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)論文4三維建模及工程圖紙繪制4.1主要零件的建模及分析4.1.1齒輪傳動(dòng)部分為兩級(jí)減速齒輪傳動(dòng)，材料為45號(hào)鋼。如圖4-123圖4-1大齒輪小齒輪4.1.2軸軸的是支撐零件作用，并與軸上零件一起轉(zhuǎn)動(dòng)并且傳遞動(dòng)力、此軸主要支撐的零件為齒輪。材料選擇為45號(hào)鋼。如圖4-2圖4-2動(dòng)力軸中間軸驅(qū)動(dòng)軸4.1.3底板底板在機(jī)械設(shè)備中是必不可少的零件，它的主要作用是建立設(shè)備基礎(chǔ)，在它的基礎(chǔ)上安裝各種零件、機(jī)構(gòu)；利用工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)其他零件的定位等。如圖4-34.1.4繞線筒驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，而重物所供的動(dòng)力

29、為重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的力。如圖4-44.1.5曲柄小車設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一則是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，也是小車的核心部分，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為曲柄連桿+搖桿形式。因?yàn)樗呗肪€為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)曲柄為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，如圖452圖4-5曲柄4.1.6前叉小車三個(gè)輪，其中轉(zhuǎn)向輪為前輪，因此，控制前輪轉(zhuǎn)向的前叉的主要作用，其次也承受幾分車重，前叉也是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的執(zhí)行，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)決定著轉(zhuǎn)向的性能。如圖4-6圖4-6前叉4.1.7車輪承受小車重量的載體，整個(gè)小車執(zhí)行的動(dòng)力均，輪子的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，強(qiáng)度足夠，并且驅(qū)動(dòng)輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)注意輪子滑動(dòng)。兩個(gè)輪子一個(gè)為動(dòng)輪，則另一個(gè)輪子為從動(dòng)輪，其設(shè)計(jì)是將此輪空套在軸上，使輪子與軸產(chǎn)生相

30、山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)論文對(duì)的運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)輪應(yīng)當(dāng)配合主動(dòng)輪完成小車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。如圖4-7圖4-9滑輪機(jī)構(gòu)繞線輪機(jī)構(gòu)254.2.機(jī)架機(jī)構(gòu)無(wú)碳小車的機(jī)架機(jī)構(gòu)是由底板、兩側(cè)支撐板和前頭組成。其中底板是機(jī)架的核心部分，所有零部件都是直接或間接的安裝在機(jī)架上的。圖中直接固定在機(jī)架上的零件有前頭、兩側(cè)支撐板、原動(dòng)機(jī)構(gòu)的細(xì)長(zhǎng)干，以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)所用的支撐桿。兩側(cè)支撐板是用來(lái)支撐三根軸的，其通過(guò)軸承與軸相連接，支撐板則通過(guò)若干螺釘與底板相連接。機(jī)架的結(jié)應(yīng)滿足小車上零部件的安裝、固定和可靠運(yùn)動(dòng)的作用,在滿足這些前提下，結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡量簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，小車機(jī)架不應(yīng)太輕，應(yīng)當(dāng)加大其重心，以保證小車在運(yùn)動(dòng)中更加穩(wěn)定。如圖4-8421原動(dòng)

31、機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)構(gòu)是小車動(dòng)力的來(lái)源，它是由支架機(jī)構(gòu)和繞線筒來(lái)個(gè)部分組成，支架機(jī)構(gòu)是由三個(gè)支撐桿、支撐蓋和滑輪組成，由于砝碼從高于底板400mm處垂直下落，一次支撐架機(jī)構(gòu)強(qiáng)度應(yīng)該足夠，不能出現(xiàn)晃動(dòng)，如果不穩(wěn)定，則小車會(huì)出現(xiàn)行走軌跡誤差，甚至小車翻車；另一方面，由于小車高度尺寸較大，為使其重心盡可能在下方，支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)在滿足性能的前提下重量應(yīng)當(dāng)盡可能輕、結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)化以保證小車的穩(wěn)定性?；啓C(jī)構(gòu)是用來(lái)支撐砝碼的，當(dāng)砝碼下移時(shí)，通過(guò)線繩連接砝碼，從滑輪上連接到繞線輪，滑輪應(yīng)當(dāng)使砝碼平穩(wěn)的在支撐機(jī)構(gòu)中間下落，因此機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定固定。繞線輪是將砝碼的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的最終執(zhí)行零件，砝碼下落，繞線輪的繩子

32、從繞線輪上繞開，從而帶動(dòng)繞線輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)繞線輪與軸的鍵連接，使軸與繞線輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖4-9山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)論文4.2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是到各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送，無(wú)碳小車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。有兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是齒輪和軸。我設(shè)計(jì)的小車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是兩級(jí)直齒圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)上圖：三軸和兩齒輪。+主軸也叫動(dòng)力軸，此軸將原動(dòng)力傳遞到兩個(gè)方向，軸上主要零件從右到左依次為：軸承、大齒輪、繞線輪、曲軸、軸承。兩邊的軸承是將整個(gè)設(shè)計(jì)軸放到支撐板上，其連接支撐作用。大齒輪是將動(dòng)力經(jīng)齒輪減+速機(jī)構(gòu)傳到驅(qū)動(dòng)軸上，其與軸的周向固定依靠鍵連接，軸向固定是：左邊依靠套筒，右端依靠

33、螺母固定。繞線筒的直徑應(yīng)滿足小車的工作周期為三，砝碼的下降高度不大于400mm，其左端固定依靠軸環(huán)，右端固定依靠套筒。曲柄是轉(zhuǎn)向整個(gè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的重要零件，它的動(dòng)力是通過(guò)鍵連接與一軸同步運(yùn)動(dòng)。它將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)后續(xù)零件轉(zhuǎn)為直線移動(dòng)。曲柄的右端是依靠軸肩固定，左端依靠螺母固定。中間軸減速，其上一對(duì)大齒輪，小齒輪與齒輪相配合，大齒輪與小齒輪配合,從而組成兩級(jí)減速傳動(dòng)，大齒輪的右端依靠軸環(huán)固定，左端依靠螺母固定；小齒輪的左端依靠軸環(huán)固定，右端依靠螺母固定。兩齒輪的周向固定均為鍵連接。三軸也稱驅(qū)動(dòng)軸，軸上齒輪通過(guò)鍵連接，一方面與前級(jí)齒輪嚙合，一方面將動(dòng)力帶到三軸。軸上齒輪右側(cè)依靠螺母固定，左側(cè)依靠軸環(huán)固定。

34、由此可知，一軸為低速軸，三軸為高速軸。如圖4-10圖4-10傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4.2.3驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)小車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即三軸與兩后輪組合而成，當(dāng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)輪將隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)輪通過(guò)軸承與三軸連接，即空套在軸上。如圖4-11圖4-11驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.2.4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)小車整個(gè)設(shè)計(jì)的核心是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，小車能否順利完成預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作，關(guān)鍵就在于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能否正常運(yùn)作。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是由曲柄加連桿加連架桿加前叉加前輪和微調(diào)機(jī)構(gòu)組成。共同轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄與連桿，半圓形的曲柄，當(dāng)曲柄與連桿前的小齒輪接觸時(shí)，曲柄給的力被連桿受，一塊左移動(dòng)的輪同連桿，因此作順時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)前受到連桿的力。這時(shí)連桿上的摩擦輪與曲柄的曲面相互銜接，在這過(guò)程中前輪的轉(zhuǎn)

35、向角度不發(fā)生改變；當(dāng)曲柄的曲面與摩擦輪分離時(shí)，由于連桿受向右的彈簧力，牽動(dòng)連桿向右移動(dòng)，與此同時(shí)，前輪作逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。前輪能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角度受支撐連桿處的兩個(gè)限位螺釘限制，如圖4-12。29圖4-12轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)5小車調(diào)試及改進(jìn)5.1小車調(diào)試方法小車的調(diào)試過(guò)程十分的關(guān)鍵，只有用大量的理論依據(jù)支撐，用大量的實(shí)踐去驗(yàn)證。同時(shí)小車的調(diào)試也涉及到很多內(nèi)容，如小車車速的快與慢，繞過(guò)障礙物時(shí)是否接觸，小車整體協(xié)調(diào)性好壞，小車前進(jìn)的距離等。（1）小車的速度的調(diào)試：小車在指定的場(chǎng)地上行進(jìn)，通過(guò)測(cè)量到達(dá)指定點(diǎn)的時(shí)間，得到多組數(shù)據(jù)，進(jìn)而得出小車行駛的速度，試驗(yàn)得到，小車后半程速度較快比之前半程的速度快，不是太好的

36、整體協(xié)調(diào)性，通過(guò)減小繞繩驅(qū)動(dòng)軸，減小過(guò)大的驅(qū)動(dòng)力，最終小車前進(jìn)速度前后不一致的問(wèn)題得以解決。（2）小車避障的調(diào)試：雖然小車采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)與材料，損耗能量較小，我加以改善的辦法是，采用多組微調(diào)機(jī)構(gòu)，觀察小車在指定場(chǎng)地上行走與避障的缺陷，微調(diào)了螺母，是的小車避障性能慢慢的加以改善。5.2小車改進(jìn)方法因?yàn)樾≤嚨母鞑考g是以膠水膠結(jié)，所以省去了許多的加工成本費(fèi)用，避免了不必要的損耗，但缺點(diǎn)在于，有些零件膠結(jié)不良，出現(xiàn)開膠、掉膠現(xiàn)象，要加以改進(jìn)減少故障出現(xiàn)的次數(shù)，穩(wěn)定好小車的性能。另外，我雖然采用了微調(diào)機(jī)構(gòu)，但計(jì)算編程之后發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)行要求精度非常高，哪怕改變0.01mm小車都可能偏離原軌道，于是我想辦

37、法改進(jìn)了一下使小車精度降低，加工成本也相應(yīng)減低。6總結(jié)體會(huì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是漫長(zhǎng)的，歷時(shí)一個(gè)學(xué)期，因此這個(gè)時(shí)期過(guò)后我們也就步入社會(huì)了，在最后的一個(gè)學(xué)年通過(guò)完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能梳理一下整個(gè)大學(xué)所儲(chǔ)備的知識(shí)，可見(jiàn)教育大綱任務(wù)安排是多么的合理，因?yàn)樽詮拇髮W(xué)一年級(jí)以來(lái)整整四個(gè)年度很多的知識(shí)和軟件很久都沒(méi)深入接觸，借助本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅對(duì)現(xiàn)學(xué)過(guò)的知識(shí)加以實(shí)踐而且把以往的知識(shí)加以復(fù)習(xí)，雖然本次的課題不是特別的困難，但是從專業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)畢業(yè)設(shè)計(jì)幾乎全都把四年的知識(shí)都用上了，尤其是高等教育出版社的機(jī)械設(shè)計(jì)還有相對(duì)應(yīng)的制圖軟件特別是pro/e、cad、SolidWorks等，這只是表面所學(xué)到的更為深入的培養(yǎng)自我的自學(xué)能力，自控能力，以及規(guī)劃能力而且使我們懂得了什么才是真正合格的工科畢業(yè)生以及作為一個(gè)機(jī)械方面