無(wú)碳小車(chē)-培訓(xùn)

1、目目 錄錄1.1 競(jìng)賽實(shí)施方案競(jìng)賽實(shí)施方案 2021年年6月月8日周六：日周六：開(kāi)幕式；第一階段競(jìng)賽場(chǎng)上車(chē)賽；開(kāi)幕式；第一階段競(jìng)賽場(chǎng)上車(chē)賽；報(bào)告評(píng)審報(bào)告評(píng)審 2021年年6月月9日周日：日周日：第二階段競(jìng)賽加工制作、裝調(diào)，場(chǎng)上第二階段競(jìng)賽加工制作、裝調(diào)，場(chǎng)上賽車(chē)；閉幕式。賽車(chē)；閉幕式。 主場(chǎng)地一：大連理工大學(xué)劉長(zhǎng)春體育館中心館主場(chǎng)地一：大連理工大學(xué)劉長(zhǎng)春體育館中心館 主場(chǎng)地二：大連理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心主場(chǎng)地二：大連理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心 主場(chǎng)地一為車(chē)賽場(chǎng)地，主場(chǎng)地一為車(chē)賽場(chǎng)地，23002300平米，地面為國(guó)際室平米，地面為國(guó)際室內(nèi)球類(lèi)競(jìng)賽用標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合木地板：內(nèi)球類(lèi)競(jìng)賽用標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合木地板： 主場(chǎng)地二為

2、加工制作裝調(diào)競(jìng)賽場(chǎng)地，配有普車(chē)、主場(chǎng)地二為加工制作裝調(diào)競(jìng)賽場(chǎng)地，配有普車(chē)、普銑、數(shù)車(chē)、數(shù)銑和快速成型等比賽用機(jī)床，配有鉗普銑、數(shù)車(chē)、數(shù)銑和快速成型等比賽用機(jī)床，配有鉗工工作臺(tái)和鉆床等設(shè)施設(shè)備。加工競(jìng)賽需要的通用工工工作臺(tái)和鉆床等設(shè)施設(shè)備。加工競(jìng)賽需要的通用工卡量具由參賽隊(duì)自帶?？烤哂蓞①愱?duì)自帶。 全國(guó)競(jìng)賽設(shè)一、二、三等獎(jiǎng)及優(yōu)秀獎(jiǎng)、優(yōu)秀組織全國(guó)競(jìng)賽設(shè)一、二、三等獎(jiǎng)及優(yōu)秀獎(jiǎng)、優(yōu)秀組織獎(jiǎng)、優(yōu)秀指導(dǎo)教師等獎(jiǎng)項(xiàng)。獎(jiǎng)、優(yōu)秀指導(dǎo)教師等獎(jiǎng)項(xiàng)。 一、二等獎(jiǎng)比例分別為一、二等獎(jiǎng)比例分別為2525和和3535，由競(jìng)賽組委，由競(jìng)賽組委會(huì)向獲獎(jiǎng)的參賽隊(duì)和參賽選手、指導(dǎo)教師頒發(fā)獲獎(jiǎng)證會(huì)向獲獎(jiǎng)的參賽隊(duì)和參賽選手、指導(dǎo)教師

3、頒發(fā)獲獎(jiǎng)證書(shū)。省級(jí)競(jìng)賽的獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置由省級(jí)競(jìng)賽組委會(huì)參照全國(guó)書(shū)。省級(jí)競(jìng)賽的獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置由省級(jí)競(jìng)賽組委會(huì)參照全國(guó)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置方式自行決定。競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置方式自行決定。 1.2 競(jìng)賽命題及規(guī)那么競(jìng)賽命題及規(guī)那么 另外，要求小車(chē)另外，要求小車(chē)為三輪結(jié)構(gòu)，小車(chē)轉(zhuǎn)為三輪結(jié)構(gòu)，小車(chē)轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)具有可調(diào)向控制機(jī)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)放有節(jié)功能，以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競(jìng)不同間距障礙物的競(jìng)賽場(chǎng)地。賽場(chǎng)地。 之所以叫之所以叫“無(wú)碳小車(chē)，是因?yàn)椴荒芤揽咳螣o(wú)碳小車(chē)，是因?yàn)椴荒芤揽咳魏闻c碳相關(guān)的能源來(lái)驅(qū)動(dòng)小車(chē)前進(jìn)，例如電能、何與碳相關(guān)的能源來(lái)驅(qū)動(dòng)小車(chē)前進(jìn)，例如電能、燃料等。唯一可以利用的就是一個(gè)質(zhì)量為燃料等。唯一可以利用的

4、就是一個(gè)質(zhì)量為1Kg、落差為落差為400mm的普通碳鋼重塊鉛垂落下時(shí)所具的普通碳鋼重塊鉛垂落下時(shí)所具有的重力勢(shì)能。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理將它轉(zhuǎn)換為小有的重力勢(shì)能。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理將它轉(zhuǎn)換為小車(chē)前進(jìn)的動(dòng)能，讓小車(chē)動(dòng)起來(lái)。車(chē)前進(jìn)的動(dòng)能，讓小車(chē)動(dòng)起來(lái)。競(jìng)賽工程競(jìng)賽工程I：繞障自行小車(chē)：繞障自行小車(chē)S 字型字型 競(jìng)賽工程競(jìng)賽工程：繞障自行小車(chē)：繞障自行小車(chē)8 字型字型 發(fā)二等獎(jiǎng)。其余二等獎(jiǎng)名額在發(fā)二等獎(jiǎng)。其余二等獎(jiǎng)名額在I-B組中產(chǎn)生，按組中產(chǎn)生，按總成績(jī)總成績(jī)ZIB由多到少排名，相同者并列；按所由多到少排名，相同者并列；按所余二等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)二等獎(jiǎng)，余二等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)二等獎(jiǎng)，I

5、-B組剩余隊(duì)伍視具體情況頒發(fā)三等獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)組剩余隊(duì)伍視具體情況頒發(fā)三等獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)或無(wú)獎(jiǎng)?；驘o(wú)獎(jiǎng)。 2. “競(jìng)賽工程競(jìng)賽工程獎(jiǎng)項(xiàng)分配：獎(jiǎng)項(xiàng)分配： 按按“競(jìng)賽工程競(jìng)賽工程II參賽隊(duì)數(shù)的參賽隊(duì)數(shù)的30%獲得一等獎(jiǎng)，隨獲得一等獎(jiǎng)，隨后的后的50%獲得二等獎(jiǎng)，其余獲得三等獎(jiǎng)或優(yōu)秀獎(jiǎng)，中獲得二等獎(jiǎng)，其余獲得三等獎(jiǎng)或優(yōu)秀獎(jiǎng)，中途放棄比賽者無(wú)獎(jiǎng)。途放棄比賽者無(wú)獎(jiǎng)。 一等獎(jiǎng)在一等獎(jiǎng)在II-A組中產(chǎn)生，按總成績(jī)組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIIA由多到少由多到少排名，相同者并列；按所需一等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高排名，相同者并列；按所需一等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)一等獎(jiǎng)，到低頒發(fā)一等獎(jiǎng)，II-A組剩余隊(duì)伍頒發(fā)二等獎(jiǎng)。其余二組剩

6、余隊(duì)伍頒發(fā)二等獎(jiǎng)。其余二等獎(jiǎng)名額在等獎(jiǎng)名額在II-B組中產(chǎn)生，按總成績(jī)組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIIB由多到少排由多到少排名，相同者并列；按所余二等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到名，相同者并列；按所余二等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)二等獎(jiǎng)，低頒發(fā)二等獎(jiǎng)，II-B組剩余隊(duì)伍視具體情況頒發(fā)三等獎(jiǎng)、組剩余隊(duì)伍視具體情況頒發(fā)三等獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)或無(wú)獎(jiǎng)。優(yōu)秀獎(jiǎng)或無(wú)獎(jiǎng)。 在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，我們首先要做的是對(duì)在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，我們首先要做的是對(duì)功能需求進(jìn)行仔細(xì)、認(rèn)真、透徹地分析，并盡可功能需求進(jìn)行仔細(xì)、認(rèn)真、透徹地分析，并盡可能的將產(chǎn)品的功能模塊化，然后對(duì)每個(gè)模塊用相能的將產(chǎn)品的功能模塊化，然后對(duì)每個(gè)模塊用相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功

7、能，最后再通過(guò)一些零部件應(yīng)的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，最后再通過(guò)一些零部件將這些獨(dú)立的機(jī)構(gòu)連接成一個(gè)整體，這樣就完成將這些獨(dú)立的機(jī)構(gòu)連接成一個(gè)整體，這樣就完成了一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。了一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。無(wú)碳自行小車(chē)無(wú)碳自行小車(chē)驅(qū)動(dòng)自身行走驅(qū)動(dòng)自身行走自動(dòng)避障自動(dòng)避障要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將重塊的要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將重塊的重力勢(shì)能高效率地轉(zhuǎn)換為小車(chē)重力勢(shì)能高效率地轉(zhuǎn)換為小車(chē)前行的動(dòng)能前行的動(dòng)能自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要讓小車(chē)周自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要讓小車(chē)周期性地轉(zhuǎn)向，精確地實(shí)現(xiàn)期性地轉(zhuǎn)向，精確地實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡，以盡可能多的預(yù)定軌跡，以盡可能多的避開(kāi)障礙物避開(kāi)障礙物重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換l通過(guò)對(duì)小車(chē)的功能分析小車(chē)需要完成重力

8、勢(shì)能的轉(zhuǎn)通過(guò)對(duì)小車(chē)的功能分析小車(chē)需要完成重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)自身行走、自動(dòng)避開(kāi)障礙物三個(gè)功能。換、驅(qū)動(dòng)自身行走、自動(dòng)避開(kāi)障礙物三個(gè)功能。l為了方便設(shè)計(jì)可根據(jù)小車(chē)所要完成的功能將小車(chē)劃為了方便設(shè)計(jì)可根據(jù)小車(chē)所要完成的功能將小車(chē)劃分為五個(gè)局部進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)車(chē)架分為五個(gè)局部進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)車(chē)架 、原動(dòng)機(jī)構(gòu)、原動(dòng)機(jī)構(gòu) 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)。、微調(diào)機(jī)構(gòu)。l為了得到令人滿(mǎn)意方案，采用擴(kuò)展性思維設(shè)計(jì)每一為了得到令人滿(mǎn)意方案，采用擴(kuò)展性思維設(shè)計(jì)每一個(gè)模塊，尋求多種可行的方案和構(gòu)思。下面為我們個(gè)模塊，尋求多種可行的方案和構(gòu)思。下面為我們?cè)O(shè)計(jì)圖框。設(shè)計(jì)圖框。 “

9、無(wú)碳小車(chē)通常主要由車(chē)體、能量轉(zhuǎn)換、傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向等局部組成。其中傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向局部主要通過(guò)相關(guān)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其機(jī)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)和相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)是整體小車(chē)設(shè)計(jì)性能好壞的關(guān)鍵。注意：因?yàn)槟芰坑邢蓿覀儜?yīng)盡可能簡(jiǎn)化小車(chē)的設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)越復(fù)雜、越多，小車(chē)的效率就會(huì)越低，所以越簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)越能將勢(shì)能高效的利用。一、一、“無(wú)碳小車(chē)的車(chē)體無(wú)碳小車(chē)的車(chē)體 二、二、“無(wú)碳小車(chē)的能量轉(zhuǎn)換局部無(wú)碳小車(chē)的能量轉(zhuǎn)換局部四、四、“無(wú)碳小車(chē)的傳動(dòng)局部無(wú)碳小車(chē)的傳動(dòng)局部五、五、“無(wú)碳小車(chē)的轉(zhuǎn)向局部無(wú)碳小車(chē)的轉(zhuǎn)向局部三、三、“無(wú)碳小車(chē)的驅(qū)動(dòng)局部無(wú)碳小車(chē)的驅(qū)動(dòng)局部六、六、“無(wú)碳小車(chē)的微調(diào)局部無(wú)碳小車(chē)的微調(diào)局部 注意： 1. 體積不要過(guò)大，重

10、量要輕； 2. 重心要低； 3. 輪距適中，注意保持穩(wěn)定性； 4. 可不必使用差速器。 “無(wú)碳小車(chē)車(chē)架結(jié)構(gòu)主要有三角底板式和骨架式，其可使用快速成型或焊制，可使用木材、鋁板等。車(chē)輪可采用木質(zhì)板、塑料、有機(jī)玻璃等制作。影響車(chē)體的平衡主要因素：影響車(chē)體的平衡主要因素：1底板作為最重要的支承件，是其他支承件連接的底板作為最重要的支承件，是其他支承件連接的根底，由于所承載的負(fù)荷比較小，選用厚度較薄、密度根底，由于所承載的負(fù)荷比較小，選用厚度較薄、密度較小的板料，為防止薄壁振動(dòng)，減少能量損耗，薄壁面較小的板料，為防止薄壁振動(dòng)，減少能量損耗，薄壁面積較小。積較小。2小車(chē)的重塊在車(chē)上重物支撐桿上方開(kāi)始下落，

11、距小車(chē)的重塊在車(chē)上重物支撐桿上方開(kāi)始下落，距離車(chē)底板上面約離車(chē)底板上面約400 mm多。而小車(chē)為了節(jié)省能量及避多。而小車(chē)為了節(jié)省能量及避障性好，車(chē)底板一般又不能選得面積太大，兩后輪距不障性好，車(chē)底板一般又不能選得面積太大，兩后輪距不能太大，限制底板的寬度不能大。能太大，限制底板的寬度不能大。3整個(gè)小車(chē)就是一個(gè)立式的結(jié)構(gòu)，小車(chē)運(yùn)行起來(lái)按整個(gè)小車(chē)就是一個(gè)立式的結(jié)構(gòu)，小車(chē)運(yùn)行起來(lái)按避障要求左右轉(zhuǎn)向，牽引繩帶動(dòng)重塊在重力的作用下將避障要求左右轉(zhuǎn)向，牽引繩帶動(dòng)重塊在重力的作用下將大幅擺動(dòng)，導(dǎo)致小車(chē)傾覆不能行走。因此，要限制重塊大幅擺動(dòng)，導(dǎo)致小車(chē)傾覆不能行走。因此，要限制重塊在小車(chē)運(yùn)行中的擺動(dòng)，到達(dá)車(chē)體運(yùn)

12、行中良好的平衡。在小車(chē)運(yùn)行中的擺動(dòng)，到達(dá)車(chē)體運(yùn)行中良好的平衡。4可通過(guò)降低小車(chē)底板距離地面的高度來(lái)降低整車(chē)可通過(guò)降低小車(chē)底板距離地面的高度來(lái)降低整車(chē)的重心，到達(dá)良好的動(dòng)態(tài)平衡。的重心，到達(dá)良好的動(dòng)態(tài)平衡。5整個(gè)車(chē)包括重塊的重心最好應(yīng)居于小車(chē)三個(gè)輪構(gòu)整個(gè)車(chē)包括重塊的重心最好應(yīng)居于小車(chē)三個(gè)輪構(gòu)成的三角形的形心上，保證小車(chē)的平穩(wěn)運(yùn)行。成的三角形的形心上，保證小車(chē)的平穩(wěn)運(yùn)行。 如何將重塊的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛持續(xù)行駛的如何將重塊的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛持續(xù)行駛的動(dòng)能是小車(chē)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。其轉(zhuǎn)化方法很動(dòng)能是小車(chē)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。其轉(zhuǎn)化方法很多如繩輪式、彈簧儲(chǔ)能式、鏈輪式，就效率和簡(jiǎn)潔

13、性多如繩輪式、彈簧儲(chǔ)能式、鏈輪式，就效率和簡(jiǎn)潔性來(lái)看繩輪最優(yōu)：來(lái)看繩輪最優(yōu)：直接轉(zhuǎn)化直接轉(zhuǎn)化重力勢(shì)能重力勢(shì)能 帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；間接轉(zhuǎn)化間接轉(zhuǎn)化重力勢(shì)能重力勢(shì)能 其它能量其它能量 帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)蓄蓄 能能重力勢(shì)能重力勢(shì)能 各種蓄能裝置各種蓄能裝置 帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)但是注意：為減少能量損失，轉(zhuǎn)化步驟越少越好但是注意：為減少能量損失，轉(zhuǎn)化步驟越少越好輸出驅(qū)動(dòng)力可調(diào)的繩輪式機(jī)構(gòu)輸出驅(qū)動(dòng)力可調(diào)的繩輪式機(jī)構(gòu) 可以通過(guò)改變繩子繞在繩輪上不同位置來(lái)改變其輸出的動(dòng)力 驅(qū)動(dòng)軸帶輪三角支架定滑輪重物塊細(xì)繩無(wú)碳小車(chē)對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求：無(wú)碳小車(chē)對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求：1. 驅(qū)動(dòng)力適中，不至于小車(chē)拐

14、彎時(shí)速度過(guò)大傾驅(qū)動(dòng)力適中，不至于小車(chē)拐彎時(shí)速度過(guò)大傾翻，或翻，或 重塊晃動(dòng)厲害影響行走。重塊晃動(dòng)厲害影響行走。2. 到達(dá)終點(diǎn)前重塊豎直方向的速度要盡可能小，到達(dá)終點(diǎn)前重塊豎直方向的速度要盡可能小，防止防止 對(duì)小車(chē)過(guò)大的沖擊。對(duì)小車(chē)過(guò)大的沖擊。3.重塊的動(dòng)能盡可能的轉(zhuǎn)化到驅(qū)動(dòng)小車(chē)前進(jìn)上，重塊的動(dòng)能盡可能的轉(zhuǎn)化到驅(qū)動(dòng)小車(chē)前進(jìn)上，如果重塊豎直方向的速度較大，重塊本身還有如果重塊豎直方向的速度較大，重塊本身還有較多動(dòng)能未釋放，能量利用率不較多動(dòng)能未釋放，能量利用率不 高。高。4. 由于不同的場(chǎng)地對(duì)輪子的摩擦可能不一樣，由于不同的場(chǎng)地對(duì)輪子的摩擦可能不一樣，在不同的場(chǎng)地小車(chē)需要的動(dòng)力也不一樣。在調(diào)在不同

15、的場(chǎng)地小車(chē)需要的動(dòng)力也不一樣。在調(diào)試時(shí)也不知道多大的驅(qū)動(dòng)力恰到好處。因此需試時(shí)也不知道多大的驅(qū)動(dòng)力恰到好處。因此需能根據(jù)不同的要求調(diào)整其驅(qū)動(dòng)力。能根據(jù)不同的要求調(diào)整其驅(qū)動(dòng)力。5. 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高。 考慮到啟動(dòng)時(shí)，需要的力矩大，而在小車(chē)行駛的考慮到啟動(dòng)時(shí)，需要的力矩大，而在小車(chē)行駛的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)有慣性，需要的力矩小。因此，過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)有慣性，需要的力矩小。因此，設(shè)計(jì)滾筒結(jié)構(gòu)時(shí)要加以考慮。設(shè)計(jì)滾筒結(jié)構(gòu)時(shí)要加以考慮。驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)分為：?jiǎn)屋嗱?qū)動(dòng)和雙輪驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)分為：?jiǎn)屋嗱?qū)動(dòng)和雙輪驅(qū)動(dòng)。在車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)外兩側(cè)車(chē)輪繞同一中心旋轉(zhuǎn)，故在同一時(shí)在車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)外兩側(cè)車(chē)輪繞同

16、一中心旋轉(zhuǎn)，故在同一時(shí)間內(nèi)，外側(cè)車(chē)輪行駛過(guò)的曲線距離顯然大于內(nèi)側(cè)車(chē)輪，假設(shè)兩間內(nèi)，外側(cè)車(chē)輪行駛過(guò)的曲線距離顯然大于內(nèi)側(cè)車(chē)輪，假設(shè)兩側(cè)車(chē)輪固定于同一剛性轉(zhuǎn)軸上，以同一角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，那么外側(cè)側(cè)車(chē)輪固定于同一剛性轉(zhuǎn)軸上，以同一角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，那么外側(cè)車(chē)輪必然發(fā)生邊滾動(dòng)邊滑移，而內(nèi)側(cè)車(chē)輪卻會(huì)邊滾動(dòng)邊滑轉(zhuǎn)。車(chē)輪必然發(fā)生邊滾動(dòng)邊滑移，而內(nèi)側(cè)車(chē)輪卻會(huì)邊滾動(dòng)邊滑轉(zhuǎn)。對(duì)于三輪結(jié)構(gòu)，單輪轉(zhuǎn)向，對(duì)于三輪結(jié)構(gòu)，單輪轉(zhuǎn)向， 雙輪驅(qū)動(dòng)的小車(chē)在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)雙輪驅(qū)動(dòng)的小車(chē)在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的這種附加在純滾動(dòng)上的滑動(dòng)，必然使小車(chē)的軌跡難于預(yù)測(cè)和的這種附加在純滾動(dòng)上的滑動(dòng)，必然使小車(chē)的軌跡難于預(yù)測(cè)和確定，無(wú)法保證運(yùn)動(dòng)精度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)命題要求的高

17、可靠、高準(zhǔn)確定，無(wú)法保證運(yùn)動(dòng)精度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)命題要求的高可靠、高準(zhǔn)確轉(zhuǎn)向繞樁。確轉(zhuǎn)向繞樁。差速轉(zhuǎn)向原理：車(chē)輛在拐彎時(shí)差速轉(zhuǎn)向原理：車(chē)輛在拐彎時(shí)車(chē)輪的軌線是圓弧，如果車(chē)輛向車(chē)輪的軌線是圓弧，如果車(chē)輛向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng)，為了平衡這弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異，這就是轉(zhuǎn)向來(lái)彌補(bǔ)距離的差異，這就是轉(zhuǎn)向中的差速。中的差速?？紤]到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)，選擇單輪驅(qū)動(dòng)較多；考

18、慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)，選擇單輪驅(qū)動(dòng)較多；假設(shè)采用雙輪驅(qū)動(dòng)，小車(chē)在結(jié)構(gòu)上必須能夠保證允許各假設(shè)采用雙輪驅(qū)動(dòng)，小車(chē)在結(jié)構(gòu)上必須能夠保證允許各個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，即，實(shí)現(xiàn)雙輪轉(zhuǎn)向中的個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，即，實(shí)現(xiàn)雙輪轉(zhuǎn)向中的差速。為保證驅(qū)動(dòng)輪能在不中斷動(dòng)力傳遞的情況下，允許差速。為保證驅(qū)動(dòng)輪能在不中斷動(dòng)力傳遞的情況下，允許兩車(chē)輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，需要將連接兩輪的車(chē)軸斷開(kāi)兩車(chē)輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，需要將連接兩輪的車(chē)軸斷開(kāi)，驅(qū)動(dòng)軸的這種結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為半軸結(jié)構(gòu)。，驅(qū)動(dòng)軸的這種結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為半軸結(jié)構(gòu)。差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車(chē)能走的最遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)方案。和凸輪差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車(chē)能走的最遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)方案

19、。和凸輪同樣，對(duì)輪子的加工精度要求很高，加工出來(lái)后也無(wú)法根據(jù)同樣，對(duì)輪子的加工精度要求很高，加工出來(lái)后也無(wú)法根據(jù)需要來(lái)調(diào)整輪子的尺寸。由于加工和裝配的誤差是不可防需要來(lái)調(diào)整輪子的尺寸。由于加工和裝配的誤差是不可防止的止的 行走機(jī)構(gòu)即為三個(gè)輪子，輪子有厚薄之分，大小行走機(jī)構(gòu)即為三個(gè)輪子，輪子有厚薄之分，大小之別，材料之不同，需要綜合考慮。之別，材料之不同，需要綜合考慮。MRf 滾動(dòng)摩擦阻力：滾動(dòng)摩擦阻力： 輪子越大，小車(chē)受到的阻力越小，因此能夠走的更輪子越大，小車(chē)受到的阻力越小，因此能夠走的更遠(yuǎn)。但由于加工、材料、安裝問(wèn)題等等，具體尺寸需要遠(yuǎn)。但由于加工、材料、安裝問(wèn)題等等，具體尺寸需要進(jìn)一步分

20、析確定。進(jìn)一步分析確定。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輪上，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸驅(qū)動(dòng)輪上，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等。輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等。但是注意：為減少效率損失，傳動(dòng)步驟越少越好但是注意：為減少效率損失，傳動(dòng)步驟越少越好傳動(dòng)鏈效率問(wèn)題，即重塊下落的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為使小車(chē)前傳動(dòng)鏈效率問(wèn)題，即重塊下落的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為使小車(chē)前進(jìn)的動(dòng)能能量損失最少。進(jìn)的動(dòng)能能量損失最少。例如：齒輪傳動(dòng)效率可高達(dá)例如：齒輪傳動(dòng)效率可高達(dá)98，因此可以很好的提高能量，因此可以很好的提高能

21、量利用率。利用率。 選擇以齒輪副來(lái)完成滾筒軸到后輪軸的動(dòng)力傳動(dòng)，驅(qū)使選擇以齒輪副來(lái)完成滾筒軸到后輪軸的動(dòng)力傳動(dòng)，驅(qū)使小車(chē)行駛，使小車(chē)行駛的更遠(yuǎn)。小車(chē)行駛，使小車(chē)行駛的更遠(yuǎn)。內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈容易保證傳動(dòng)鏈與執(zhí)行件之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比，內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈容易保證傳動(dòng)鏈與執(zhí)行件之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比，盡量縮短內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)件的個(gè)數(shù)，縮小傳動(dòng)誤差，盡量縮短內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)件的個(gè)數(shù)，縮小傳動(dòng)誤差，盡量減少能量的轉(zhuǎn)換次數(shù)會(huì)有效地提高能量利用率。盡量減少能量的轉(zhuǎn)換次數(shù)會(huì)有效地提高能量利用率。實(shí)現(xiàn)小車(chē)的周期性轉(zhuǎn)向，小車(chē)的內(nèi)傳動(dòng)鏈必須準(zhǔn)確，否那實(shí)現(xiàn)小車(chē)的周期性轉(zhuǎn)向，小車(chē)的內(nèi)傳動(dòng)鏈必須準(zhǔn)確，否那么會(huì)么會(huì)“失之毫厘謬以千

22、里，小車(chē)很快脫離預(yù)定的軌跡，退失之毫厘謬以千里，小車(chē)很快脫離預(yù)定的軌跡，退出比賽。必須將滾筒軸的動(dòng)力輸出用嚴(yán)格的定傳動(dòng)比輸出到出比賽。必須將滾筒軸的動(dòng)力輸出用嚴(yán)格的定傳動(dòng)比輸出到后輪軸及前輪的轉(zhuǎn)向裝置上，實(shí)現(xiàn)后輪的行程與前輪的轉(zhuǎn)向后輪軸及前輪的轉(zhuǎn)向裝置上，實(shí)現(xiàn)后輪的行程與前輪的轉(zhuǎn)向相匹配，例如可用齒輪副來(lái)完成滾筒軸到后輪軸的動(dòng)力傳動(dòng)相匹配，例如可用齒輪副來(lái)完成滾筒軸到后輪軸的動(dòng)力傳動(dòng)。齒輪的設(shè)計(jì)、加工精度要嚴(yán)格保證，各傳動(dòng)軸及輪軸的材齒輪的設(shè)計(jì)、加工精度要嚴(yán)格保證，各傳動(dòng)軸及輪軸的材料，應(yīng)有較高的支承剛度，減少受載后的彎曲變形，在布置料，應(yīng)有較高的支承剛度，減少受載后的彎曲變形，在布置上也要考

23、慮軸的兩支承跨距盡量要小，軸伸尺寸盡量短，齒上也要考慮軸的兩支承跨距盡量要小，軸伸尺寸盡量短，齒輪盡量靠近支承處，來(lái)提高內(nèi)傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)精度。輪盡量靠近支承處，來(lái)提高內(nèi)傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)精度。自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)小車(chē)順利地繞過(guò)障礙物。小車(chē)有自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)小車(chē)順利地繞過(guò)障礙物。小車(chē)有三個(gè)輪子，后面兩個(gè)輪子或一個(gè)為驅(qū)動(dòng)輪，前面一三個(gè)輪子，后面兩個(gè)輪子或一個(gè)為驅(qū)動(dòng)輪，前面一個(gè)為轉(zhuǎn)向輪。后輪在重物的驅(qū)動(dòng)下繞水平軸不停地轉(zhuǎn)動(dòng)個(gè)為轉(zhuǎn)向輪。后輪在重物的驅(qū)動(dòng)下繞水平軸不停地轉(zhuǎn)動(dòng)可以保證小車(chē)向前行駛，前輪必須要在繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)可以保證小車(chē)向前行駛，前輪必須要在繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)即實(shí)現(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)周期性地?cái)[動(dòng)即豎直軸左右即實(shí)

24、現(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)周期性地?cái)[動(dòng)即豎直軸左右轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的，才能使小車(chē)走出預(yù)定軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的，才能使小車(chē)走出預(yù)定軌跡、繞過(guò)障礙物。、繞過(guò)障礙物。一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品一般只有一個(gè)動(dòng)力源，所以，轉(zhuǎn)向輪擺一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品一般只有一個(gè)動(dòng)力源，所以，轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的能量只能來(lái)源于后輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能。動(dòng)的能量只能來(lái)源于后輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能。轉(zhuǎn)向要求具體分析轉(zhuǎn)向要求具體分析按照命題要求小車(chē)必須具有方向自控功能，繞過(guò)直按照命題要求小車(chē)必須具有方向自控功能，繞過(guò)直線布置的每隔線布置的每隔1米米1個(gè)障礙物的要求。小車(chē)必須左轉(zhuǎn)、個(gè)障礙物的要求。小車(chē)必須左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)再左轉(zhuǎn)地周期性轉(zhuǎn)向，在速度一定的前提下，必右轉(zhuǎn)再左轉(zhuǎn)地周期性轉(zhuǎn)向

25、，在速度一定的前提下，必須要保證小車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲率是連續(xù)變化的，小車(chē)才須要保證小車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲率是連續(xù)變化的，小車(chē)才能平穩(wěn)行駛，否那么，曲率突然改變，小車(chē)容易晃動(dòng)能平穩(wěn)行駛，否那么，曲率突然改變，小車(chē)容易晃動(dòng)甚至傾覆。甚至傾覆。要實(shí)現(xiàn)滾筒軸連接的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為前輪轉(zhuǎn)向軸的要實(shí)現(xiàn)滾筒軸連接的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為前輪轉(zhuǎn)向軸的水平運(yùn)動(dòng)，前輪左右擺幅相同，實(shí)現(xiàn)小車(chē)前輪的轉(zhuǎn)向水平運(yùn)動(dòng)，前輪左右擺幅相同，實(shí)現(xiàn)小車(chē)前輪的轉(zhuǎn)向問(wèn)題，要保證傳動(dòng)的準(zhǔn)確。問(wèn)題，要保證傳動(dòng)的準(zhǔn)確。從滾筒軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到控制前輪轉(zhuǎn)向的水平擺動(dòng)，從滾筒軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到控制前輪轉(zhuǎn)向的水平擺動(dòng)，首先要實(shí)現(xiàn)把豎直平面的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平面運(yùn)動(dòng)，可首先要實(shí)現(xiàn)

26、把豎直平面的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平面運(yùn)動(dòng)，可以采用錐齒輪傳動(dòng)、凸輪機(jī)構(gòu)、摩擦輪傳動(dòng)、皮帶傳以采用錐齒輪傳動(dòng)、凸輪機(jī)構(gòu)、摩擦輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在考慮到安裝精度、傳動(dòng)效率、結(jié)構(gòu)動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在考慮到安裝精度、傳動(dòng)效率、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度以及本錢(qián)上下后，選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)。復(fù)雜程度以及本錢(qián)上下后，選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)。將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹芷谛詳[動(dòng)，可選擇機(jī)構(gòu)很多，從將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹芷谛詳[動(dòng)，可選擇機(jī)構(gòu)很多，從機(jī)械設(shè)計(jì)的高效率和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原那么，一般選連桿機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)的高效率和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原那么，一般選連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)。構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)。能實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)向功能的機(jī)構(gòu)有：能實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)向功能的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)+ +搖桿搖桿曲柄搖桿曲

27、柄搖桿差速轉(zhuǎn)彎差速轉(zhuǎn)彎凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)高副接觸可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)通過(guò)高副接觸可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得到任意的預(yù)優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便；期運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便；缺點(diǎn)：凸輪輪廓加工比較困難。缺點(diǎn)：凸輪輪廓加工比較困難。在本小車(chē)設(shè)計(jì)中由于：凸輪輪廓加工比較困難、尺寸不能夠可在本小車(chē)設(shè)計(jì)中由于：凸輪輪廓加工比較困難、尺寸不能夠

28、可逆的改變、精度也很難保證、重量較大、效率低，能量損失大逆的改變、精度也很難保證、重量較大、效率低，能量損失大滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿搖桿曲柄搖桿曲柄搖桿優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(1) 磨損小，制造方便，易獲得較高精度；磨損小，制造方便，易獲得較高精度； (2) 兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來(lái)維系的，它兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來(lái)維系的，它 不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來(lái)保持接觸。不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來(lái)保持接觸。缺點(diǎn)缺點(diǎn)(1)一般情況只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡；一般情況只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡； (2)當(dāng)給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)雜時(shí)，需要

29、的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)當(dāng)給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)雜時(shí)，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn) 動(dòng)副數(shù)往往比較多，這樣就使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降動(dòng)副數(shù)往往比較多，這樣就使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降 低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)制低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)制 造、安裝誤差的敏感性增加；造、安裝誤差的敏感性增加； (3)機(jī)構(gòu)中做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件所長(zhǎng)生的慣機(jī)構(gòu)中做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件所長(zhǎng)生的慣 性力難以平衡，在高速時(shí)將引起較大的振動(dòng)和動(dòng)載荷，故性力難以平衡，在高速時(shí)將引起較大的振動(dòng)和動(dòng)載荷，故 連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場(chǎng)合。連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場(chǎng)合。 小車(chē)轉(zhuǎn)向頻率

30、和傳遞的力不大，機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可小車(chē)轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大，機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機(jī)構(gòu)并不復(fù)雜，利用以忽略慣性力，機(jī)構(gòu)并不復(fù)雜，利用MATLAB或其它軟件進(jìn)或其它軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)并不困難，加上個(gè)鏈接可以利用軸承大大減小摩行參數(shù)化設(shè)計(jì)并不困難，加上個(gè)鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。擦損耗提高效率。 非常多，而且繁雜。如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。非常多，而且繁雜。如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。注意：命題中是單輪導(dǎo)向，不要拘泥于資料文獻(xiàn)的各注意：命題中是單輪導(dǎo)向，不要拘泥于資料文獻(xiàn)的各種框框，要講究突破思維定勢(shì)、小巧靈活。能夠完成種框框，要講究突破思維定勢(shì)、小巧靈活。能夠完成單

31、軸擺動(dòng)或整轉(zhuǎn)即可。單軸擺動(dòng)或整轉(zhuǎn)即可。可在前輪軸上增加可在前輪軸上增加1盤(pán)軸承，適當(dāng)保持兩盤(pán)軸承的盤(pán)軸承，適當(dāng)保持兩盤(pán)軸承的距離，顯著增強(qiáng)了前輪軸的支承剛度，大大提高了距離，顯著增強(qiáng)了前輪軸的支承剛度，大大提高了前輪軸的運(yùn)動(dòng)精度，使前輪轉(zhuǎn)向更準(zhǔn)確。前輪軸的運(yùn)動(dòng)精度，使前輪轉(zhuǎn)向更準(zhǔn)確。小車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、能量利用率高，且便小車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、能量利用率高，且便于前輪擺動(dòng)角度的調(diào)節(jié)。于前輪擺動(dòng)角度的調(diào)節(jié)。例如，曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿左右勻速擺動(dòng)的曲柄例如，曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿左右勻速擺動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該是可行的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，小車(chē)運(yùn)行軌跡接搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該是可行的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，小車(chē)運(yùn)行軌跡接近正弦曲線，曲率

32、變化連續(xù)。近正弦曲線，曲率變化連續(xù)。微調(diào)可采用螺母式、滑塊式等，如圖微調(diào)可采用螺母式、滑塊式等，如圖無(wú)碳小車(chē)計(jì)算分析無(wú)碳小車(chē)計(jì)算分析尺寸要小尺寸要小零件要少零件要少運(yùn)行要穩(wěn)運(yùn)行要穩(wěn)適合調(diào)試適合調(diào)試 在設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)方法上可以借鑒參數(shù)上可以借鑒參數(shù)化設(shè)計(jì)化設(shè)計(jì) 、優(yōu)化設(shè)、優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì) 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。采用采用MATLAB、PROE等軟件進(jìn)等軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)?？尚休o助設(shè)計(jì)?？砂慈缦铝鞒淘O(shè)計(jì)按如下流程設(shè)計(jì)小車(chē)：小車(chē)：運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立 準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型是實(shí)現(xiàn)小車(chē)運(yùn)動(dòng)研究的關(guān)鍵，準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型是實(shí)現(xiàn)小車(chē)運(yùn)動(dòng)研究的關(guān)鍵，是進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析設(shè)計(jì)的根底。建立

33、無(wú)碳小車(chē)的運(yùn)是進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析設(shè)計(jì)的根底。建立無(wú)碳小車(chē)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型用來(lái)確定無(wú)碳小車(chē)整體結(jié)構(gòu)和各零件及機(jī)構(gòu)動(dòng)學(xué)模型用來(lái)確定無(wú)碳小車(chē)整體結(jié)構(gòu)和各零件及機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。 無(wú)碳小車(chē)共有三個(gè)輪，一個(gè)輪轉(zhuǎn)向，兩個(gè)輪驅(qū)動(dòng)無(wú)碳小車(chē)共有三個(gè)輪，一個(gè)輪轉(zhuǎn)向，兩個(gè)輪驅(qū)動(dòng)(其中一個(gè)輪主動(dòng)，另一個(gè)輪從動(dòng)其中一個(gè)輪主動(dòng)，另一個(gè)輪從動(dòng));小車(chē)動(dòng)力的傳動(dòng)小車(chē)動(dòng)力的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用的是大齒輪帶動(dòng)小齒輪的升速驅(qū)動(dòng)，目的是結(jié)構(gòu)采用的是大齒輪帶動(dòng)小齒輪的升速驅(qū)動(dòng)，目的是盡可能提高小車(chē)前進(jìn)的距離。盡可能提高小車(chē)前進(jìn)的距離。整車(chē)設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)模型整車(chē)設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)模型 1 1采用三維軟件零件建模：采用三維軟件零件建模：如

34、如SolidWorks SolidWorks 、UGUG、Pro/EPro/E。2 2在三維平臺(tái)上將建模所獲在三維平臺(tái)上將建模所獲得的零件添加約束關(guān)系進(jìn)行裝得的零件添加約束關(guān)系進(jìn)行裝配獲得無(wú)碳小車(chē)的裝配模型。配獲得無(wú)碳小車(chē)的裝配模型。3 3在三維平臺(tái)上將無(wú)碳小車(chē)在三維平臺(tái)上將無(wú)碳小車(chē)的裝配模型實(shí)施虛擬仿真。的裝配模型實(shí)施虛擬仿真。轉(zhuǎn)向輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向輪與驅(qū)動(dòng)輪的鏈接轉(zhuǎn)向輪與驅(qū)動(dòng)輪的鏈接 機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)是一個(gè)感性的過(guò)程，而機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)是一個(gè)感性的過(guò)程，而機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定以及加工制造便是一個(gè)非常理性的過(guò)程，必參數(shù)確實(shí)定以及加工制造便是一個(gè)非常理性的過(guò)

35、程，必須通過(guò)嚴(yán)格的科學(xué)計(jì)算保證設(shè)計(jì)方案的可行性和產(chǎn)品的須通過(guò)嚴(yán)格的科學(xué)計(jì)算保證設(shè)計(jì)方案的可行性和產(chǎn)品的功能要求。功能要求。驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)和轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的周期存在密切的關(guān)系驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)和轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的周期存在密切的關(guān)系，它決定著小車(chē)是否能夠走預(yù)定軌跡，順利繞過(guò)障礙物。，它決定著小車(chē)是否能夠走預(yù)定軌跡，順利繞過(guò)障礙物。其中還涉及到轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的角度，擺動(dòng)的角度越大，小車(chē)其中還涉及到轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的角度，擺動(dòng)的角度越大，小車(chē)的行駛軌跡就越彎曲，反之，越平直。的行駛軌跡就越彎曲，反之，越平直。設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)確實(shí)定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)確實(shí)定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化由于小車(chē)的軌跡很難用已有的函數(shù)關(guān)系來(lái)確定，但是從圖

36、由于小車(chē)的軌跡很難用已有的函數(shù)關(guān)系來(lái)確定，但是從圖中我們可以看出小車(chē)的軌跡大概是一個(gè)正弦曲線，這樣便為中我們可以看出小車(chē)的軌跡大概是一個(gè)正弦曲線，這樣便為我們計(jì)算小車(chē)走過(guò)的實(shí)際軌跡長(zhǎng)度提供了計(jì)算依據(jù)。我們計(jì)算小車(chē)走過(guò)的實(shí)際軌跡長(zhǎng)度提供了計(jì)算依據(jù)。根據(jù)小車(chē)行走示意圖根據(jù)小車(chē)行走示意圖, 采用正弦函數(shù)采用正弦函數(shù): Y0.35sinx, 周期周期T2 m 的曲線擬合小車(chē)行駛路徑較為合理。求導(dǎo)得到在每個(gè)位的曲線擬合小車(chē)行駛路徑較為合理。求導(dǎo)得到在每個(gè)位置的轉(zhuǎn)角的正切大小置的轉(zhuǎn)角的正切大小: Y0.35cosx, 實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn)?zāi)M, 可以得可以得到前輪的最大轉(zhuǎn)角為到前輪的最大轉(zhuǎn)角為36。設(shè)計(jì)方案具體參

37、數(shù)確實(shí)定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)確實(shí)定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)確實(shí)定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)確實(shí)定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化此函數(shù)的路徑總長(zhǎng)度不好求此函數(shù)的路徑總長(zhǎng)度不好求, 因此可以將小車(chē)的因此可以將小車(chē)的1個(gè)周期路個(gè)周期路徑用細(xì)繩進(jìn)行擬合徑用細(xì)繩進(jìn)行擬合, 假設(shè)得到假設(shè)得到1個(gè)周期的路徑長(zhǎng)度個(gè)周期的路徑長(zhǎng)度2400mm, 也也就是滾筒軸回轉(zhuǎn)一周就是滾筒軸回轉(zhuǎn)一周, 搖桿要往復(fù)擺動(dòng)一次搖桿要往復(fù)擺動(dòng)一次, 后輪行駛后輪行駛2400 mm, 即即id2400mm。當(dāng)然，因?yàn)檐壽E是近似估計(jì)的，肯定會(huì)存在誤差，但是這當(dāng)然，因?yàn)檐壽E是近似估計(jì)的，肯定會(huì)存在誤差，但是這個(gè)誤差并不大，而且我們會(huì)通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整

38、驅(qū)動(dòng)輪的直個(gè)誤差并不大，而且我們會(huì)通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整驅(qū)動(dòng)輪的直徑來(lái)減小誤差。所以，這種方法是可行的。徑來(lái)減小誤差。所以，這種方法是可行的。確定滾筒軸到后輪軸的傳動(dòng)比確定滾筒軸到后輪軸的傳動(dòng)比i 與后輪直徑與后輪直徑d 的關(guān)系如下表的關(guān)系如下表所示。所示。采用小模數(shù)齒輪采用小模數(shù)齒輪, 增加齒數(shù)增加齒數(shù), 增大齒輪嚙合重合度增大齒輪嚙合重合度, 可提高傳可提高傳動(dòng)精度動(dòng)精度, 彌補(bǔ)齒輪制造精度差。因此選擇齒輪模數(shù)為彌補(bǔ)齒輪制造精度差。因此選擇齒輪模數(shù)為1, 大齒輪大齒輪Z1100, 小齒輪小齒輪Z220,中心距為中心距為50 mm。設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)確實(shí)定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)確實(shí)定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

39、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)前輪的左右均勻用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)前輪的左右均勻擺動(dòng)擺動(dòng),見(jiàn)圖。必須滿(mǎn)足見(jiàn)圖。必須滿(mǎn)足12180的條的條件。按最小傳動(dòng)角設(shè)計(jì)行程速比系數(shù)件。按最小傳動(dòng)角設(shè)計(jì)行程速比系數(shù)k1(12 180)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 根據(jù)的根據(jù)的12 、12 及選定的最小傳動(dòng)及選定的最小傳動(dòng)角角min 及及角角, 然后查表及結(jié)合以下然后查表及結(jié)合以下公式計(jì)算各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)度。公式計(jì)算各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)度。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定其中:a-曲柄長(zhǎng)度; b-連桿長(zhǎng)度; c-搖桿長(zhǎng)度; d-機(jī)架考慮到可調(diào)性, 設(shè)置微調(diào)結(jié)構(gòu), 在搖桿處設(shè)

40、置調(diào)長(zhǎng)螺桿, 在連桿處使用了長(zhǎng)度調(diào)節(jié)螺栓, 使得搖桿、連桿長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)變得方便、精確, 保證了軌跡的準(zhǔn)確。小車(chē)的整體高度超過(guò)了小車(chē)的整體高度超過(guò)了400mm，所以應(yīng)盡可能地降低小車(chē)，所以應(yīng)盡可能地降低小車(chē)的車(chē)身，從而降低小車(chē)的重心，保證小車(chē)在行駛過(guò)程中的穩(wěn)定的車(chē)身，從而降低小車(chē)的重心，保證小車(chē)在行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性。并且可以在重塊下落的部位放上海綿、橡膠等物質(zhì)，以減性。并且可以在重塊下落的部位放上海綿、橡膠等物質(zhì)，以減小重塊下落時(shí)的沖擊。小重塊下落時(shí)的沖擊。對(duì)于所有存在轉(zhuǎn)動(dòng)的部位，均裝上滾動(dòng)軸承，變滑動(dòng)為滾動(dòng)對(duì)于所有存在轉(zhuǎn)動(dòng)的部位，均裝上滾動(dòng)軸承，變滑動(dòng)為滾動(dòng)，減小摩擦，提高能量利用率。，減小摩擦，提高能量利用率。在保證小車(chē)的強(qiáng)度和穩(wěn)定的前提下，為減輕小車(chē)的總體質(zhì)量在保證小車(chē)的強(qiáng)度和穩(wěn)定的前提下，為減輕小車(chē)的總體質(zhì)量，考慮對(duì)驅(qū)動(dòng)輪、后輪軸等局部采用輪輻或中空設(shè)計(jì)；對(duì)一些，考慮對(duì)驅(qū)動(dòng)輪、后輪軸等局部采用輪輻或中空設(shè)計(jì)；對(duì)一些非承重結(jié)構(gòu)采用木質(zhì)或塑料等材料制作