S型無碳小車-結構設計方案

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1 第五屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition Guangxi Division 結構設計方案 Structure Design Scheme 編 號 此欄由賽務工作人員填寫 第一幅照片 小車正面 注意照片的放置方向與頁面方向一致 照片上不允許出現(xiàn)參賽學校信息 閱后刪除 第二幅照片 小車側面 注意照片的放置方向與頁面方向一致 照片上不允許出現(xiàn)參賽學校信息 閱后刪除 裝 訂 線 學校名稱 參賽項目 2 第五屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition Guangxi Division 參賽項目結構設計方案 Structure Design Scheme S 1 設計思路 1 根據(jù)比賽要求 為使無碳小車達到繞樁前進的目的 無碳小車應實現(xiàn)兩個功能 重力勢能轉換為 小車的動能和轉向輪周期性的轉向 小車結構有原動機構 傳動機構 轉向機構 微調機構與車身 及其他輔助零件 原動機構的作用是將重錘的重力勢能轉化為小車前行的驅動力 能實現(xiàn)這一功能 的方案有多種 但就效率和簡潔性來看繩輪最優(yōu) 傳動機構要求能量損耗少 傳動比精確 故優(yōu)先 選用齒輪機構 轉向機構要求控制精度高 摩擦損失小 選用空間曲柄搖桿機構 微調機構是小 車柔性的體現(xiàn) 調整它能使小車能夠適應不同的障礙物間距 無碳小車的微調主要體現(xiàn)在對曲柄長 度和連桿長度的微調 為減輕車身質量同時保證小車剛度要求 小車采用鋁板作為底板材料 上面 安裝軸承座以支撐輸入軸 驅動軸 吊掛重物的立桿等 小車轉向輪的支撐架也固定在底板上 2 通過計算并確定兩齒輪的的傳動比 i 并實現(xiàn)小車驅動輪每行走 i 個周長長度 轉向機構運動 實現(xiàn)一個周期 小車也行走一個完整的 S 路線 3 使用滑輪組將重物的重力勢能通過細繩以轉矩的形式傳遞到輸入軸 輸入軸通過一級齒輪傳動將 能量傳到驅動軸 帶動驅動輪并驅使小車向前運動 小車通過輸入軸帶動圓盤并通過空間四桿機構 實現(xiàn)小車的轉向 具體調試過程中 通過調節(jié)桿長以滿足小車周期性轉向 小車采用單向軸承 從 而實現(xiàn)兩后輪的差速 便于轉彎 并最大程度上實現(xiàn)了小車結構的優(yōu)化 2 小車出發(fā)定位方案 無碳小車的行走路線近似于余弦曲線 通過計算小車的運動可以計算出該余弦曲線的幅值 小 車出發(fā)位置在偏離原點一個幅值長度的地方 通過對小車的運動計算可得其運動方程 再通過計 算可得出小車轉向輪的偏向角度 偏向角度可通過微調機構調節(jié) 通過小車出發(fā)時垂直擺樁方向的 距離以及此時小車前輪的偏向角度 從而確定小車的理論出發(fā)位置 3 總結和體會 在無碳小車的設計 加工 裝配 調試的過程中 設計 論證 實驗驗證的過程不斷重復 我 們在這個過程中 不僅增強了我們對專業(yè)知識的理解 同時還鍛煉了我們的動手實踐能力 在無碳 小車不斷完善的過程中通過發(fā)現(xiàn)問題 分析問題 解決問題 使我們學會了如何從工程設計的角度 去看待問題 這是我們參加全國大學生工程訓練綜合能力競賽最大的收獲 產品名稱 小車 共 5 頁 第 1 頁 編 號 裝 訂 線 學校名稱 參賽項目 3 第五屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition Guangxi Division 參賽項目結構設計方案 Structure Design Scheme 4 結構設計創(chuàng)新特色說明 1 小車的重量較輕 因為一些強度和精度要求不高的零件采用 3D 打印技術 大大減少了加工制造 難度和加工時間及成本 2 結構簡單相對較簡單 而且一些結構接觸處通過安裝軸承達到減小摩擦的目的 3 采用單向軸承來實現(xiàn)小車的差速運動 產品名稱 小車 共 5 頁 第 2 頁 編 號 裝 訂 線 學校名稱 參賽項目 4 小車裝配圖 比例 第 3 頁 第五屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) 共 5 頁 裝 訂 線 學校名稱 參賽項目 5 小車裝配爆炸圖 比 例 第 4 頁 第五屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) 共 5 頁 裝 訂 線 學校名稱 參賽項目 6 傳動設計數(shù)據(jù) 各級傳動比 砝碼下降長度 mm 小車行走長度 mm 小車最大理論行走長度 小車距出發(fā)線最大理論距離 轉矩設計數(shù)據(jù) 各級轉矩及摩擦力矩分析 傳動機構展開圖 比 例 第 5 頁 第五屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽 廣西賽區(qū) 共 5 頁 裝 訂 線 學校名稱 參賽項目