機(jī)卓班慣性小車參賽作品設(shè)計(jì)報(bào)告修改版

1、慣性小車參賽作品設(shè)計(jì)報(bào)告慣性小車參賽作品設(shè)計(jì)報(bào)告參賽隊(duì)伍：機(jī)卓第一小組隊(duì)員：2015.10目錄1.1摘要12概述22.1設(shè)計(jì)任務(wù)22.2設(shè)計(jì)要求22.3設(shè)計(jì)結(jié)果23設(shè)計(jì)內(nèi)容33.1設(shè)計(jì)思路33.2設(shè)計(jì)過程5工藝設(shè)計(jì):103.3設(shè)計(jì)特色134參考文獻(xiàn)13131.1 摘要“慣性小車”機(jī)械綜合能力訓(xùn)練項(xiàng)目要求參賽者設(shè)計(jì)制造一輛無動(dòng)力慣性直線滑行的小車，使小車在規(guī)定的坡路以自身勢(shì)能釋放獲得動(dòng)力，使小車行駛盡可能長(zhǎng)的距離。我們依照此要求，設(shè)計(jì)了這輛小車，運(yùn)用物理學(xué)方法分析了小車的重力勢(shì)能、動(dòng)能與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等，獲得了這個(gè)我們認(rèn)為較佳的方案。關(guān)鍵詞：慣性小車、無動(dòng)力、重力勢(shì)能、動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、距離2 概述2.

2、1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)制作一輛三輪無動(dòng)力小車，讓小車在一定高度的坡道上自由滑下，其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力勢(shì)能，使小車在水平跑道上運(yùn)動(dòng)距離最長(zhǎng)。2.2 設(shè)計(jì)要求1、小車的最大質(zhì)量700克，制作材料不限；2、小車的最大尺寸不得超過：長(zhǎng)250毫米，寬150毫米,高80毫米；3、小車為三輪車；2.3 設(shè)計(jì)結(jié)果綜上所述，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，綜合考量了摩擦、重力勢(shì)能、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等各方面的因素之后，我們最終設(shè)計(jì)的慣性小車整體形狀（圖2-3）及各項(xiàng)參數(shù)如下:圖2-3整車效果圖整體質(zhì)量：約670克車身尺寸：總長(zhǎng)250mm總高140mm總寬70mm3 設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 設(shè)計(jì)思路本次慣性小車的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘剐≤囋诰哂幸欢ǔ踔亓?shì)能的情況

3、下從斜坡上無初速釋放后獲得在水平方向的最大直線滑行距離。為了達(dá)到這一目的，我們采用了以下前二后一設(shè)計(jì)，如下圖所示。以下是對(duì)小車如何實(shí)現(xiàn)各個(gè)具體環(huán)節(jié)的方法的具體介紹。我們主要分成三個(gè)方面來講。1.是減小阻力，2是利用重力勢(shì)能，3是保證滑行方向。1. 減小阻力。小車在下降以及行駛過程中受到的主要阻力有兩個(gè)部分，一部分是來自與空氣阻力，因?yàn)樾≤囐|(zhì)量相對(duì)來講還是比較大的，所以此部分阻力我們忽略。另一部分則是來自于滑行過程中與地面的接觸。為了有效降低摩擦，在兩個(gè)前輪的設(shè)計(jì)上，我們采用了比較薄的接觸面設(shè)計(jì)。而在后輪，由于要盡量使整車重心后移，無法像前輪那樣做的很薄很薄，由此接觸面積不可避免的就增大了，為此

4、，我們采用從后輪中部挖槽的方式來你不，從而有效減小接觸面積。2. 利用重力勢(shì)能。由于是在斜坡上由同一條初始起跑線釋放，故初始重心位置越高，所獲得的重力勢(shì)能則越大。由此，我們將整車的質(zhì)量重心后移，通過加粗后輪厚度來實(shí)現(xiàn)這一目的。3. 保證長(zhǎng)距離穩(wěn)定直線滑行。為了實(shí)現(xiàn)它，我們采用了采用這種前二后一的設(shè)計(jì)。原因是小車下滑到斜面與地面的接觸點(diǎn)這一位置是小車所受沖擊力最大的時(shí)刻，此時(shí)最容易發(fā)生小車側(cè)翻或者方向跑偏，為了防止這種現(xiàn)象，我們采用兩個(gè)輪一起在車前通過車軸共同牽制，從而保證方向的正確性。3.2 設(shè)計(jì)過程我們依據(jù)設(shè)計(jì)要求與上述設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)思路如下：1) 制造材料本設(shè)計(jì)要求小車總體質(zhì)量不超過700

5、g，比較輕巧，我們綜合考慮了材料強(qiáng)度、密度等各方面的性能之后，選擇了密度不算太大，在強(qiáng)度方面又有讓人較為滿意表現(xiàn)的鋁合金，作為制造慣性小車的主要材料。2）在設(shè)計(jì)這輛小車的時(shí)候，我們主要考慮了這幾個(gè)因素：4重心小車的重心設(shè)計(jì)在靠后的位置，在收集了那些跑得比較遠(yuǎn)的小車的情況中，統(tǒng)計(jì)出大部分小車的重心都在靠后的位置。而且，因?yàn)樾≤囀窃谛逼律戏畔碌模瑢⒅匦姆旁诤竺姹确旁谇懊婺塬@得一個(gè)更大的重力勢(shì)能。如圖:4后輪后輪中間的部分削去，是為了減少后輪與地面的接觸面積，從而減少摩擦力。兩邊的突出部分，是用于在將輪子切斷下來的時(shí)候，能夾住另外一邊去車平切斷的端面，至于兩邊都設(shè)計(jì)了突出部分，是為了使輪子平衡。在輪

6、子兩邊的突出部分，還要用銑刀在圓面上用銑刀銑出一個(gè)平面，方便打孔攻絲，在螺孔上螺釘用來壓緊軸與車輪，防止車輪與軸在連接的位置打滑。如圖：4前輪設(shè)計(jì)思路與后輪基本相同。效果圖如下：4軸承座軸承座與車身板采用螺栓連接，所以在軸承座上面鉆出兩個(gè)貫穿的光孔。軸承座用于固定軸承，設(shè)計(jì)成階梯孔的形狀，防止軸承從另外一邊滑出去，也為了更好地固定軸承，防止軸承在安裝過程中使軸線與孔的軸線偏離較大影響小車的前進(jìn)。如圖：4車身板 車身板在后輪的位置開出一個(gè)矩形的孔，是為了降低車身的高度，減少軸承座的長(zhǎng)度，使得重量能集中在后輪上，在這個(gè)孔邊緣處保留一條邊，是為了保持車身板兩邊的連接，假如切去這條邊，車身板后面懸空的

7、兩片板就會(huì)容易受力變形從而導(dǎo)致兩片板不平行，影響后輪的平行度。在車身板與軸承座的連接處，設(shè)計(jì)一個(gè)比所用的螺釘規(guī)格更大的光孔，是為了再安裝時(shí)能調(diào)節(jié)軸承座的位置和角度，減少加工誤差的影響。如圖：3.3工藝設(shè)計(jì):1 車身板車身板采用150mm X 280mm X 2mm規(guī)格的鋁合金板。工藝流程：a)按照車身板零件圖，在胚料上畫線，畫出車身板的輪廓以及其上前后輪軸、定出長(zhǎng)圓孔的位置。重點(diǎn)注意車身板的對(duì)稱性，前后輪軸位置的平行關(guān)系，長(zhǎng)圓孔的位置。b)依照車身板輪廓線，在其外3-5mm的地方切開，而后再在輪廓線上切第二刀，以減小板材因剪切而產(chǎn)生的變形。c)用銼刀銼平車身板邊緣。d)在車身板后側(cè)的矩形內(nèi)部沿

8、矩形輪廓線內(nèi)測(cè)打緊密排孔，在車身板上挖出所需矩形。e)使用銼刀銼平上一步驟打孔留下的鋸齒邊緣。2 前輪前輪使用80 X 40的鋁合金胚料，使用車床、銑床、鉆床加工。工藝流程：a) 在距端面8mm處裝夾在車床上；b) 車端面見平；c) 車外圓至70，距端面27mm；d) 使用6的鉆頭打通孔；e) 車外圓至15，距端面5mm;f) 在距端面13mm處切斷；g) 余下部分車平端面，重復(fù)ef；h) 拆下后反夾，車端面至距另一端面8mm；i) 拆下后裝夾前面切斷的部分，車端面至距另一端面8mm；j) 將上面零件凸臺(tái)朝上，平放夾在銑床上，將凸臺(tái)兩側(cè)各銑進(jìn)1mm；k) 裝夾上面零件到鉆床上，使用2mm鉆頭，

9、在上面銑出的平臺(tái)上鉆通孔。3 后輪后輪使用80 X 80的鋁合金胚料，使用車床、銑床、鉆床加工。工藝流程：a) 在距端面8mm處裝夾在車床上；b) 車端面見平；c) 車外圓至70，距端面60mm；d) 車外圓至20，距端面10mm；e) 在距端面13-37mm處，車外圓至68；f) 用6鉆頭打通孔；g) 拆下后反夾，車端面至兩端面相距50mm；h) 車外圓至20，距端面10mm；i) 將上面零件凸臺(tái)朝上，平放夾在銑床上，將凸臺(tái)兩側(cè)各銑進(jìn)1mm；j) 裝夾上面零件到鉆床上，使用2mm鉆頭，在上面銑出的平臺(tái)上鉆通孔。4 軸承座軸承座使用55mm X 15mm X 40mm鋁合金胚料，使用銑床加工，兩兩配作。a) 將胚料兩兩疊放在一起，銑至50mm X 10mm X 35mm；b) 將胚料兩兩疊放在一起，以50mm X 10mm為底面豎直裝夾在銑床上；c) 將50mm兩側(cè)銑進(jìn)12mm，至距底面5mm；d) 拆下零件，畫線以定位軸承孔的位置；e) 將零件兩兩對(duì)齊平放裝夾在銑床上，換用8鉆頭，在畫線位置分別在兩個(gè)零件上打通孔；f) 不要改變鉆頭的前后位置，換用12鉆頭，分別在兩個(gè)零件上打深4mm的孔；g) 拆下后，在兩側(cè)平臺(tái)處畫線，使用3.3鉆頭打通孔。3.4設(shè)計(jì)特色小車