【29页】【毕业论文】无碳重力势能小车毕业设计说明书.doc文档推荐下载

在调试时也不知道多大的驱动力恰到好处。

因此原动机构还需要能根据不同的需要调整其驱动力。

机构简单，效率高。

图绕线轴基于以上分析我们提出了输出驱动力可调的锥形螺旋槽原动机构。

如上图可以通过改变绳子绕在绕线轴上不同位置来改变其输出的动力。

传动机构传动机构的功能是性思维设计每个模块，寻求多种可行的方案和构思。

给方面因素。

小车的设计是提高小车性能的关键。

在设计方法上考虑优化设计系统设计等现代设计理论方法。

第章方案设计通过对小车的功能分析小车需要完成重力势能的转换驱动自身行走自动避开障碍物。

为了方便设计这里根据小车所要完成的功能将小车划分为五个部分进行模块化设计车架原动机构传动机构转向机构行走机构微调机构。

设计车架原动机构传动机构转向机构行走机构微调机构。

为了得到令人满意方案，采用扩展自身行走自动避开障碍物。

系统设计等现代设计理论方法。

第章方案设计通过对小车的功能分析小车需要完成重力势能的转换驱动部分内容简介计需要有系统性规范性和创新性。

设计过程中需要综合考虑材料加工制造成本等给方面因素。

小车的设计是提高小车性能的关键。

在设计方法上考虑优化设计系统设计等现代设计理论方法。

第章方案设计通过对小车的功能分析小车需要完成重力势能的转换驱动自身行走自动避开障碍物。

为了方便设计这里根据小车所要完成的功能将小车划分为五个部分进行模块化设计车架原动机构传动机构转向机构行走机构微调机构。

为了得到令人满意方案，采用扩展性思维设计每个模块，寻求多种可行的方案和构思。

设计图框如图图设计步骤在选择方案时应综合考虑功能材料加工制造成本等各方面因素，同时尽量避免直接决策，减少决策时的主观因素，使得选择的方案能够综合最优。

图方案选择重块支架车架不用承受很大的力，精度要求低。

但考虑到重量以及小车转弯时产生的离心力造成重块晃动从而使小车不稳定等，重块支架采用铝合金制作成三角底板式。

原动机构原动机构的作用是将重块的重力势能转化为小车的驱动力。

能实现这功能的方案有多种，就效率和简洁性来看绳轮最优。

小车对原动机构还有其它的具体要求。

驱动力适中，不至于小车拐弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。

到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击。

同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，重块本身还有较多动能未释放，能量利用率不高。

由于不同的场地对轮子的摩擦摩擦可能不样，在不同的场地小车是需要的动力也不样。

在调试时也不知道多大的驱动力恰到好处。

因此原动机构还需要能根据不同的需要调整其驱动力。

机构简单，效率高。

图绕线轴基于以上分析我们提出了输出驱动力可调的锥形螺旋槽原动机构。

如上图可以通过改变绳子绕在绕线轴上不同位置来改变其输出的动力。

传动机构传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。

要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需传递效率高传动稳定结构简单重量轻等。

不用其它额外的传动装置，直接由动力轴驱动轮子和转向机构，此种方式效率最高结构最简单。

在不考虑其它条件时这是最优的方式。

带轮具有结构简单传动平稳价格低廉缓冲吸震等特点，但其效率及传动精度并不高。

不适合本小车设计。

齿轮具有效率高结构紧凑工作可靠传动比稳定但价格较高。

因此在第种方式不能够满足要求的情况下优先考虑使用齿轮传动。

转向机构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，同时还需要有特殊的运动特性。

能够将旋转运动转化为满足要求的周期回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。

能实现该功能的机构有凸轮机构摇杆曲柄连杆摇杆曲柄滑块等等。

凸轮凸轮是具有定曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。

优点只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单紧凑设计方便。

缺点凸轮轮廓加工比较困难。

在本小车设计中由于凸轮轮廓加工比较困难尺寸不能够可逆的改变精度也很难保证重量较大效率低能量损失大滑动摩擦因此不采用曲柄连杆摇杆优点运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小，制造方便，已获得较高精度两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。

缺点般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往比较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造安装误差的敏感性增加机构中做平面复杂运动和作往复运动的构件所长生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。

在小车设计中由于小车转向频率和传递的力不大，故机构可以做的比较轻，可以忽略惯性力，机构并不复杂。

对于安装误差的敏感性问题我们可以增加微调机构来解决。

曲柄摇杆结构较为简单，但和凸轮样有个滑动的摩擦副，其效率低且急回特性导致难以设计出较好的机构。

综合上面分析我们选择曲柄连杆摇杆作为小车转向机构的方案。

行走机构行走机构即为三个轮子，轮子又厚薄之分，大小之别，材料之不同需要综合考虑。

有摩擦理论知道摩擦力矩与正压力的关系为文献对于相同的材料为定值，滚动摩擦阻力文献所以轮子越大小车受到的阻力越小，因此能够走的更远。

但由于加工问题材料问题安装问题等等具体尺寸需要进步分析确定。

由于小车是沿着曲线前进的，后轮必定会产生差速。

对于后轮可以采用双轮同步驱动，双轮差速驱动，单轮驱动。

双轮同步驱动必定有轮子会与地面打滑，由于滑动摩擦远比滚动摩擦大会损失大量能量，同时小车前进受到过多的约束，无法确定其轨迹，不能够有效避免碰到障碍。

双轮差速驱动可以避免双轮同步驱动出现的问题，可以通过差速器或单向轴承来实现差速。

差速器涉及到最小能耗原理，能较好的减少摩擦损耗，同时能够实现满足要运动。

单向轴承实现差速的原理是其中个轮子速度较大时便成为从动轮，速度较慢的轮子成为主动轮，这样交替变换着。

但由于单向轴承存在侧隙，在主动轮从动轮切换过程中出现误差导致运动不准确，但影响有多大会不会影响小车的功能还文献小车行走轨迹只有轮为驱动轮，当转向轮转过角度时，则小车转弯的曲率半径为文献小车行走过程中，小车整体转过的角度文献当小车转过的角度为时，有小车其他轮的轨迹以轮为参考，则在小车的运动坐标系中，的坐标的坐标，，在地面坐标系中，有整理上述表达式有求解方程，把上述微分方程改成差分方程求解，通过设定合理的参数的到了小车运动轨迹如图图动力学分析驱动重物以加速度向下加速运动，绳子拉力为，有文献产生的扭矩文献式中考虑到摩擦产生的影响而设置的系数。

驱动轮受到的力矩，曲柄轮受到的扭矩，为驱动轮受到的压力，为驱动轮提供的动力，有文献式中考虑到摩擦产生的影响而设置的系数文献转向假设小车在转向过程中转向轮受到的阻力矩恒为，其大小可由赫兹公式求得文献由于比较小，故对于连杆的拉力，有小车行走受力分析设小车惯量为，质心在则此时对于旋转中心的惯量为文献小车的加速度为整理上述表达式得第章典型零件的设计及强度校核主动齿轮的设计主动齿轮设计如图图主动齿轮的强度校核齿轮的设计计算选定齿轮类型精度等级材料及齿数按传动方案，选用直齿圆柱齿轮选用级精度材料选择。

由参考文献表选择大齿轮材料为铝合金，硬度为，小齿轮材料为黄铜，硬度为选大齿轮齿数，小齿轮的齿数为按齿面强度设计确定各式计算数字试选载荷系数。

计算小齿轮传递的转矩。

大齿轮传递的转矩由参考文献查得，大齿轮做悬臂布置，选取齿宽系数。

由参考文献查得，铝合金的弹性影响系数由参考文献查得，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限大齿轮的接触疲劳极限。

计算应力循环次数由参考文献查得，接触疲劳寿命系数计算接触疲劳需用应力取失效概率为，安全系数计算试算大齿轮分度圆直径，代入中较小的值。

计算圆周速度计算齿宽计算齿宽与齿高之比。

模数齿高计算载荷系数。

根据，级精度，查得动载系数，直齿轮由参考文献查得使用系数由参考文献用插值法查得级精度，大齿轮相对支撑为悬臂布置。

由，，由参考文献查得故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径计算模数几何尺寸计算。

表直齿圆柱齿轮传动计算结果名称符号计算公式小齿轮大齿轮模数齿数变位系数啮合角分度圆直径中心距齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径齿轮宽度第章典型零件加工工艺的分析及编写驱动轴加工工艺分析驱动轴是无碳小车的个典型零件，它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。

该轴按给定的生产纲领件年，则生产批量为件月，生产类型属于中批生产。

而生产类型的不同，则其工艺特征也不同，则该驱动轴的工艺应结合中批生产的工艺特征来考虑。

零件结构及其工艺性分析该轴为细长小台阶轴