无碳小车设计制作报告..docx

无碳小车设计制作报告
组员:张欣 21106071115
王凯 21106071074
王建军 21106071072
尤超 21106071100
所在院系:机电与信息工程学院
目录
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1. 驱动机构原理································ 4
2. 转向机构原理··································· 5
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1. 部分主要零件尺寸····························· 7
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3. 前行与周期性转向计算····················· 8
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1. UG三维立体组图······························· 9
2. CAD平面图····························· 10
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对于这次设计,我们小组经分析讨论后认为:能否很好地解决小车的驱动问题和自动转向问题是此次设计成功与否的关键。围绕这个中心,我们展开了一系列的理论分析与验证,经过反复比较,最终确定了我们的设计思路:后置齿轮驱动与仿自行车式转向设计思路。
驱动方面,最开始,我们想到了发条,认为将重物下落的重力势能储存在发条中,在逐渐释放,能够很好地利用能量。与此同时,经过研究玩具小车的驱动机构,我们认为,可以想办法将发条与弹簧结合起来使用,通过二者驱动的时间差来达到将重物能量利用最大化的目的。但是,发条在储能和释放能量时都会消耗能量,因而能量利用率不高,而且发条在释放能量后还会有阻碍驱动轮转动的问题,要解决这个问题会将小车结构弄得很复杂,因而,我们最终放弃了这种想法。而后,通过联系农村稻麦收割机的启动实例,我们想到了利用飞轮驱动,飞轮驱动结构简单,并且能够很好地解决发条能量释放后阻止驱动轮转动的问题;与此同时,我们也想到了将飞轮与弹簧联合驱动的方案,这种方案能够将能量尽可能地利用,并且只要通过传动比让弹簧驱动给后轮的速度大于飞轮能量释放后后轮的速度,就能让小车平稳前进。但是这个方案仍然存在结构复杂并造成能量消耗的问题,经过综合考虑权衡,我们最终确定车轮轴安装飞轮储能且后置齿轮啮合驱动小车的方案。
转向方面,我们主要是仿照自行车转向的方案,利用曲柄摇杆机构控制小车自动转向。
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主要构件如下图所示,包括后置驱动齿轮、绕线轮、传动齿轮、小车车轮、深沟球轴承、连杆、转向摇杆和转向前轮。如图1:
图1
当重物下落时,细绳绕过立杆定滑轮带动后置驱动齿轮轴从而驱动中间小齿轮转动驱动后轮前进,同时通过齿轮啮合传动带动曲柄齿轮旋转,通过连杆传动推拉转向“摇杆”带动转向前轮周期性左右转向,从而实现小车在前进过程中自动转向。这样小车便能在重力势能驱动下沿着“S”形路线前进,并能自动绕过障碍物。
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机构构件:主要包括绕线轮、后置驱动齿轮和传动齿轮。如图2:
图2
在重物下落时,通过绕在绕线轮上的细线带动齿轮旋转,齿轮旋转驱动后轮转动,小车便向前行进。当重物完全下落后,小车靠飞轮储存的能量继续前进,直到能量通过车轮摩擦耗散完停止。飞轮装置如图3:
图3
小车在前进过程中,通过固定在轴上的齿轮旋转从而带动前方的“曲柄”齿轮旋转,通过连杆和转向机构连接。齿轮传动的一个主要作用是通过小轮带大轮实现固定传动比增速和减速,从而使驱动机构和转向机构协调配合。
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机构构件:主要包括“曲柄”齿轮、连杆、转向“摇杆”和转向前轮。如图4:
图 4
原理是利用“曲柄摇杆机构”的原理,其中“曲柄”齿轮、转向“摇杆”分别是该曲柄摇杆机构的曲柄和摇杆。
齿轮传动带动前方“曲柄”齿轮旋转,当连杆和“曲柄”齿轮连接点处于图4中C、D点时,图5中转向“摇杆”处于C(D)线处,前轮指向正前方,此时小车能直行;当连杆和圆轮连接点处于图4中A点时,通过连杆将转向“摇杆”向后拉,转向“摇杆”顺时针转过φ角,图4中转向“摇杆”处于A线处,前