无碳小车方案设计说明书

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1、第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛湖北省预赛无碳小车方案设计说明书参赛者：易幻、周顺、王秋林、施冠宇摘要第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题为“以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车”。在设计小车过程中特别注重设计的方法，力求通过对命题的分析得到清晰开阔的设计思路；作品的设计做到有系统性规范性和创新性；设计过程中综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发发明理论方法；采用了UG等软件辅助设计。我们把小车的设计分为二个阶段：方案设计、技术设计。通过每一阶段的深入分析、层层把关，是我们的设计尽可能向最优设计靠拢

2、。方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成（原动机构、传动机构、执行机构、控制部分、辅助部分）把小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构五个模块，进行模块化设计。分别针对每一个模块进行多方案设计，通过综合对比选择出最优的方案组合。我们的方案为：原动机构采用了挖槽的薄壁圆筒、传动机构没有采用齿轮机构、转向机构采用杆、行走机构采用单轮驱动实现差速。其中转向机构利用了调心轴承、关节轴承。技术设计阶段我们先对方案建立数学模型进行理论分析、运动学分析、动力学分析。进而得出了小车的具体参数和运动规律。接着应用UG软件进行了小车的实体建模和部分运动仿真。在实体建模的基

3、础上对每一个零件进行了详细的设计，综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等。小车大多数零件是标准件、可以购买，同时除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多数都可以通过手工加工出来。因为小车受力都不大，因此大量采用胶接，简化零件及零件装配。调试过程会通过微调等方式改变小车的参数进行试验，在试验的基础上验证小车的运动规律同时确定小车最优的参数。以下是无碳小车的装配图与重要零件的零件图及简要说明：转向机构原理简介：转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件，同时还需要有特殊的运动特性。能够将

4、旋转运动转化为满足要求的来回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。该小车起到转向功能的重要零部件是挖槽的薄壁圆筒、转向杆等。与重物相连的细绳与后轮轴相连，重物下降时带动后轮轴转动，带动薄壁圆筒的转动，圆筒的槽中插入转向杆，转向杆与前轮轴相接，经计算把薄壁圆筒展开为长方形为正弦曲线的一个周期，刚好实现后轮转两圈可以实现前轮的一次转向。优点：只需设计适当的圆筒槽曲线，便可使从动件得到有规律的预期运动，而且结构简单，紧凑，设计方便，机械能耗损失少，；缺点：圆通的开槽加工困难，要求杆件表面光滑。