S型無(wú)碳小車設(shè)計(jì)

1、無(wú)碳小車3/9/2022015-12-8目錄1234課題內(nèi)容整體設(shè)計(jì)思路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇仿真結(jié)果1課題內(nèi)容本課題圍繞主題：基于本課題圍繞主題：基于SolidWorks下無(wú)碳小車的設(shè)計(jì)及模擬仿真，設(shè)計(jì)一種無(wú)碳小車下無(wú)碳小車的設(shè)計(jì)及模擬仿真，設(shè)計(jì)一種無(wú)碳小車，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理,驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的能量是給定重力的重錘下落的勢(shì)能轉(zhuǎn)換來的機(jī)驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的能量是給定重力的重錘下落的勢(shì)能轉(zhuǎn)換來的機(jī)械能讓其行走及轉(zhuǎn)向的。給定重力勢(shì)能為械能讓其行走及轉(zhuǎn)向的。給定重力勢(shì)能為4焦耳（取焦耳（取g=10m/s2），用質(zhì)量為），用質(zhì)量為1Kg的重的重塊（塊（5065 mm，普通碳鋼）鉛錘下降來獲得，落差

2、，普通碳鋼）鉛錘下降來獲得，落差4002mm，重塊落下后，能，重塊落下后，能和小車一起運(yùn)動(dòng)并被小車承載，避免鉛垂從小車上掉落。圖和小車一起運(yùn)動(dòng)并被小車承載，避免鉛垂從小車上掉落。圖1-1為小車示意圖。為小車示意圖。 圖圖1-1 無(wú)碳小車示意圖無(wú)碳小車示意圖1課題內(nèi)容小車運(yùn)動(dòng)要求：小車運(yùn)動(dòng)要求： 小車在前行時(shí)能夠按照預(yù)定路線行走，自動(dòng)交錯(cuò)繞過賽道上設(shè)置的障礙物。障礙小車在前行時(shí)能夠按照預(yù)定路線行走，自動(dòng)交錯(cuò)繞過賽道上設(shè)置的障礙物。障礙物為直徑物為直徑20mm、高、高200mm的多個(gè)圓棒，沿直線間距的多個(gè)圓棒，沿直線間距1000mm擺放。如圖擺放。如圖1-2圖圖1-2 運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖

3、2整體設(shè)計(jì)思路圍繞無(wú)碳小車的命題要求，對(duì)命題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析：圍繞無(wú)碳小車的命題要求，對(duì)命題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析：無(wú)碳小車在整個(gè)行駛過程中，都是由重錘下落的重力勢(shì)能提供能量，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能利用無(wú)碳小車在整個(gè)行駛過程中，都是由重錘下落的重力勢(shì)能提供能量，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能利用這勢(shì)能，減少其它不必要結(jié)構(gòu)消耗能量。這勢(shì)能，減少其它不必要結(jié)構(gòu)消耗能量。因?yàn)樘峁┑哪芰坑邢?，要可能減少整個(gè)無(wú)碳小車的質(zhì)量，無(wú)碳小車越輕越好，因此盡可能使因?yàn)樘峁┑哪芰坑邢?，要可能減少整個(gè)無(wú)碳小車的質(zhì)量，無(wú)碳小車越輕越好，因此盡可能使用輕質(zhì)材料構(gòu)成。用輕質(zhì)材料構(gòu)成。無(wú)碳小車按照無(wú)碳小車按照“s”型路線行走，要有一定的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)按照一

4、定的規(guī)律周期運(yùn)轉(zhuǎn)，并且穩(wěn)定可型路線行走，要有一定的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)按照一定的規(guī)律周期運(yùn)轉(zhuǎn)，并且穩(wěn)定可靠能及時(shí)響應(yīng)。靠能及時(shí)響應(yīng)。重錘下落牽動(dòng)繩子重錘下落牽動(dòng)繩子,繩子帶動(dòng)繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)繩子帶動(dòng)繩輪轉(zhuǎn)動(dòng),然后通過齒輪的傳動(dòng)按照一定轉(zhuǎn)動(dòng)比將轉(zhuǎn)速傳遞給車輪然后通過齒輪的傳動(dòng)按照一定轉(zhuǎn)動(dòng)比將轉(zhuǎn)速傳遞給車輪軸軸,帶動(dòng)小車行走。因此要設(shè)計(jì)好齒輪的參數(shù)及傳動(dòng)比帶動(dòng)小車行走。因此要設(shè)計(jì)好齒輪的參數(shù)及傳動(dòng)比,盡量減少齒輪數(shù)量減少能量損失。盡量減少齒輪數(shù)量減少能量損失。無(wú)碳小車的車輪與地面的摩擦越小，小車行走的越遠(yuǎn)。無(wú)碳小車的車輪與地面的摩擦越小，小車行走的越遠(yuǎn)。 2整體設(shè)計(jì)思路基于上述考慮，得出無(wú)碳小車的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單重力勢(shì)能轉(zhuǎn)

5、換成動(dòng)能時(shí)損失的能量少效基于上述考慮，得出無(wú)碳小車的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能時(shí)損失的能量少效率就高；通過設(shè)計(jì)齒輪的傳動(dòng)比可以改變小車的初始速度，速度越快，小車能走得率就高；通過設(shè)計(jì)齒輪的傳動(dòng)比可以改變小車的初始速度，速度越快，小車能走得越遠(yuǎn)；合理的設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠讓小車按近似于越遠(yuǎn)；合理的設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠讓小車按近似于“S”型路線行走；微調(diào)機(jī)構(gòu)能型路線行走；微調(diào)機(jī)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)小車的轉(zhuǎn)向角度，讓無(wú)碳小車順利避過障礙物；合理的選材減輕整車質(zhì)量，夠調(diào)節(jié)小車的轉(zhuǎn)向角度，讓無(wú)碳小車順利避過障礙物；合理的選材減輕整車質(zhì)量，減少摩擦。因此完整的無(wú)碳小車應(yīng)當(dāng)包括車架、傳動(dòng)構(gòu)件、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、車輪、重錘減少摩

6、擦。因此完整的無(wú)碳小車應(yīng)當(dāng)包括車架、傳動(dòng)構(gòu)件、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、車輪、重錘架。下面簡(jiǎn)要考慮車架、傳動(dòng)構(gòu)件、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的選用。架。下面簡(jiǎn)要考慮車架、傳動(dòng)構(gòu)件、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的選用。 2整體設(shè)計(jì)思路車架車架車架承受的力不大，要求重量輕，加工簡(jiǎn)單，考慮到加工成本等，車架采用無(wú)機(jī)橡膠加工制作車架承受的力不大，要求重量輕，加工簡(jiǎn)單，考慮到加工成本等，車架采用無(wú)機(jī)橡膠加工制作成正方形底板式，尺寸還要進(jìn)一步確定。成正方形底板式，尺寸還要進(jìn)一步確定。傳動(dòng)構(gòu)件傳動(dòng)構(gòu)件為了使小車行駛得更遠(yuǎn)及按設(shè)計(jì)的軌道精確地行駛，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需要傳遞效率高、傳動(dòng)穩(wěn)定、結(jié)為了使小車行駛得更遠(yuǎn)及按設(shè)計(jì)的軌道精確地行駛，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需要傳遞效率高、傳動(dòng)穩(wěn)定、

7、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕等。一般傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有齒輪傳動(dòng)、帶輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)。構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕等。一般傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有齒輪傳動(dòng)、帶輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)。1.齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比精確、工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用的功率、速齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比精確、工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用的功率、速度和尺寸范圍大。度和尺寸范圍大。2.帶輪具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉、緩沖吸震等特點(diǎn)但其效率及傳動(dòng)精度并不高。不帶輪具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉、緩沖吸震等特點(diǎn)但其效率及傳動(dòng)精度并不高。不適合本小車設(shè)計(jì)。適合本小車設(shè)計(jì)。3. 鏈傳動(dòng)平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確鏈傳動(dòng)平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確,傳動(dòng)效率高，軸間距離適應(yīng)范圍較大，

8、能在溫度較高、濕度較大的環(huán)傳動(dòng)效率高，軸間距離適應(yīng)范圍較大，能在溫度較高、濕度較大的環(huán)境中使用；但鏈傳動(dòng)一般只能用作平行軸間傳動(dòng)，且其瞬時(shí)傳動(dòng)比波動(dòng)，傳動(dòng)噪聲較大。境中使用；但鏈傳動(dòng)一般只能用作平行軸間傳動(dòng)，且其瞬時(shí)傳動(dòng)比波動(dòng)，傳動(dòng)噪聲較大。帶輪傳動(dòng)精確度不高，不適合小車精確傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)由于制作不便，且制作成本高，故只用齒帶輪傳動(dòng)精確度不高，不適合小車精確傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)由于制作不便，且制作成本高，故只用齒輪傳動(dòng)。輪傳動(dòng)。 2整體設(shè)計(jì)思路轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本無(wú)碳小車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，直接決定著小車能否按轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本無(wú)碳小車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，直接決定著小車能否按“S”的路線行走的路線行走。一般能

9、按特定規(guī)律運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿、齒帶槽、凹槽輪等。一般能按特定規(guī)律運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿、齒帶槽、凹槽輪等。凸輪機(jī)構(gòu)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)，通過高副接觸可以：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)。優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞箯膭?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)。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；缺點(diǎn)：凸，便可使從動(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；缺點(diǎn)：凸輪輪廓設(shè)計(jì)計(jì)算麻煩，加工比較困難。輪輪

10、廓設(shè)計(jì)計(jì)算麻煩，加工比較困難。曲柄搖桿曲柄搖桿：優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副單位面積所受壓力小，且面接觸方便潤(rùn)滑，故磨損減小，：優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副單位面積所受壓力小，且面接觸方便潤(rùn)滑，故磨損減小，制造方便，能夠獲得較高精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，制造方便，能夠獲得較高精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來保持接觸。缺點(diǎn)：一般情況下只能近似它不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來保持接觸。缺點(diǎn)：一般情況下只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡，且設(shè)計(jì)較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡，且設(shè)計(jì)較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運(yùn)動(dòng)要求較多

11、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；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，在高速加；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，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場(chǎng)合。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。 2整體設(shè)計(jì)思路齒帶槽齒帶槽：通過在齒帶背

12、后建立特定軌跡凹槽，凹槽連接搖桿，帶動(dòng)搖桿左右有規(guī)律：通過在齒帶背后建立特定軌跡凹槽，凹槽連接搖桿，帶動(dòng)搖桿左右有規(guī)律擺動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：凹槽軌跡容易獲得，制作方便。缺點(diǎn)：如果小擺動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：凹槽軌跡容易獲得，制作方便。缺點(diǎn)：如果小車運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)，齒條也要較長(zhǎng)，齒輪的增加消耗過多勢(shì)能。車運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)，齒條也要較長(zhǎng)，齒輪的增加消耗過多勢(shì)能。凹槽輪凹槽輪：在輪子面部制作凹槽，凹槽連接搖桿，帶動(dòng)搖桿左右有規(guī)律擺動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)：在輪子面部制作凹槽，凹槽連接搖桿，帶動(dòng)搖桿左右有規(guī)律擺動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：凹槽軌跡容易獲得，制作方便，在較小的空間在齒輪面可以向輪規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)

13、：凹槽軌跡容易獲得，制作方便，在較小的空間在齒輪面可以圓周規(guī)律循環(huán)，不用考慮長(zhǎng)度。缺點(diǎn)：體積較大。參見圖圓周規(guī)律循環(huán)，不用考慮長(zhǎng)度。缺點(diǎn)：體積較大。參見圖2-1 圖2-1凹槽輪3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇軌道的設(shè)計(jì)軌道的設(shè)計(jì)無(wú)碳小車按正弦曲線行走，路線近似于無(wú)碳小車按正弦曲線行走，路線近似于“S”型，在行駛軌跡確定的情況下，小車的行駛路型，在行駛軌跡確定的情況下，小車的行駛路徑不變，對(duì)路徑的研究設(shè)計(jì)，可以大概確定小車行走路程，初步斷定車輪的半徑，轉(zhuǎn)向輪的徑不變，對(duì)路徑的研究設(shè)計(jì)，可以大概確定小車行走路程，初步斷定車輪的半徑，轉(zhuǎn)向輪的最大角度。最大角度。無(wú)碳小車在寬度為無(wú)碳小車在寬度為2000mm的賽道

14、上行駛，中間的障礙物相隔的賽道上行駛，中間的障礙物相隔100mm，為了不讓無(wú)碳小車越，為了不讓無(wú)碳小車越出賽道，避免無(wú)碳小車與障礙物碰撞，擬定出一下路線圖參見圖出賽道，避免無(wú)碳小車與障礙物碰撞，擬定出一下路線圖參見圖3-1： 圖3-1小車行走路線示意圖3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇把此路線近似于余弦曲線，振幅為把此路線近似于余弦曲線，振幅為300mm，波長(zhǎng)，波長(zhǎng)2000mm，軌跡方程近似為：，軌跡方程近似為： 用用Mathematica數(shù)學(xué)軟件求解得數(shù)學(xué)軟件求解得s=2388.97mm可知無(wú)碳小車行駛一個(gè)周期走過的路徑為可知無(wú)碳小車行駛一個(gè)周期走過的路徑為2388.97mm，無(wú)碳小車的車輪也近似走了，無(wú)

15、碳小車的車輪也近似走了2388.97mm。 3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇車輪尺寸的設(shè)計(jì)車輪尺寸的設(shè)計(jì)由小車行走路線的軌跡及方案的初步計(jì)算可知，車輪半徑越大，小車走得越遠(yuǎn)，無(wú)由小車行走路線的軌跡及方案的初步計(jì)算可知，車輪半徑越大，小車走得越遠(yuǎn)，無(wú)碳小車行走一個(gè)半徑時(shí)，車輪轉(zhuǎn)過的圈速越小越好。這里設(shè)定車輪轉(zhuǎn)過碳小車行走一個(gè)半徑時(shí)，車輪轉(zhuǎn)過的圈速越小越好。這里設(shè)定車輪轉(zhuǎn)過3圈，則可圈，則可以計(jì)算出無(wú)碳小車的車輪半徑為以計(jì)算出無(wú)碳小車的車輪半徑為 =126.8mm，為了方便制作取半徑為，為了方便制作取半徑為 =125mm 齒輪的確定齒輪的確定確定了無(wú)碳小車的車輪半徑后，根據(jù)確定了無(wú)碳小車的車輪半徑后，根據(jù) d

16、s= *d = (3-5)其中齒輪其中齒輪2于齒輪于齒輪1的傳動(dòng)比的傳動(dòng)比i= 3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇可知齒輪可知齒輪1和齒輪和齒輪2的傳動(dòng)比決定了無(wú)碳小車初始速度的大小，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)齒輪的轉(zhuǎn)的傳動(dòng)比決定了無(wú)碳小車初始速度的大小，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)比，確定齒數(shù)大小的比例，從而可以得出齒輪半徑的大小。動(dòng)比，確定齒數(shù)大小的比例，從而可以得出齒輪半徑的大小。由機(jī)械原理第七版由機(jī)械原理第七版180頁(yè)齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表確定齒輪頁(yè)齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表確定齒輪1、齒輪、齒輪2、齒輪、齒輪3的模數(shù)的模數(shù)為為2。無(wú)碳小車的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)精度要求高齒數(shù)越多越好，傳動(dòng)比在無(wú)碳小車的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)精度要求高齒數(shù)越多越好，傳動(dòng)比在10

17、以內(nèi)比較合適，在這里以內(nèi)比較合適，在這里選用齒輪選用齒輪2和齒輪和齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)比為的轉(zhuǎn)動(dòng)比為4。根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第。根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第3版版100頁(yè)各種常用頁(yè)各種常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)傳動(dòng)比的適用齒數(shù),參見表參見表3-1： 3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇選用齒輪選用齒輪1和齒輪和齒輪2的總齒數(shù)為的總齒數(shù)為100。齒輪。齒輪1齒數(shù)為齒數(shù)為20，齒輪，齒輪2齒數(shù)為齒數(shù)為80。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可計(jì)算出齒輪根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可計(jì)算出齒輪1、齒輪、齒輪2的參數(shù)如下：的參數(shù)如下： m=2齒輪齒輪1：=20，直徑，直徑=m=40mm齒頂圓直徑齒頂圓直徑 =44mm；齒根圓直徑齒根圓

18、直徑=35mm；齒頂高齒頂高 =2mm；齒根高齒根高 =2.5mm；齒輪齒輪2：=80，直徑，直徑=m=160mm齒頂圓直徑齒頂圓直徑 =164mm ；齒根圓直徑齒根圓直徑=155mm；齒頂高齒頂高 =2mm；齒根高齒根高 =2.5mm 3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇轉(zhuǎn)向撥桿的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向撥桿的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向撥桿的端面小球直徑轉(zhuǎn)向撥桿的端面小球直徑10mm，桿長(zhǎng)，桿長(zhǎng)60mm，桿直徑，桿直徑3mm，桿面有螺紋便于調(diào)節(jié)球面與凹，桿面有螺紋便于調(diào)節(jié)球面與凹槽輪的長(zhǎng)度，引起轉(zhuǎn)向軸的輕微偏轉(zhuǎn)。這種設(shè)計(jì)把轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與微調(diào)機(jī)構(gòu)整合在一起，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)槽輪的長(zhǎng)度，引起轉(zhuǎn)向軸的輕微偏轉(zhuǎn)。這種設(shè)計(jì)把轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與微調(diào)機(jī)構(gòu)整合在一起，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、

19、機(jī)構(gòu)輕巧、靈活方便。單、機(jī)構(gòu)輕巧、靈活方便。凹槽輪的設(shè)計(jì)凹槽輪的設(shè)計(jì)凹槽輪的寬度由撥桿小球的球面直徑和前輪轉(zhuǎn)向的最大角度決定。凹槽輪的寬度由撥桿小球的球面直徑和前輪轉(zhuǎn)向的最大角度決定。在實(shí)際的運(yùn)動(dòng)中無(wú)碳小車的轉(zhuǎn)向角度在實(shí)際的運(yùn)動(dòng)中無(wú)碳小車的轉(zhuǎn)向角度,參見圖參見圖3-2為了便于設(shè)計(jì)與實(shí)際制作，凹槽輪的直徑與齒輪為了便于設(shè)計(jì)與實(shí)際制作，凹槽輪的直徑與齒輪3的直徑相同為的直徑相同為120mm。 圖3-2 前輪最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 在轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度及撥桿小球的直徑確定情況下，凹輪槽的寬度尺寸由轉(zhuǎn)向軸心與凹槽輪軸心的距離確定在轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度及撥桿小球的直徑確定情況下，凹輪槽的寬度尺寸由轉(zhuǎn)向軸心與

20、凹槽輪軸心的距離確定，為了為了能更好的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向角度，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向最大轉(zhuǎn)向角度能更好的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向角度，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向最大轉(zhuǎn)向角度為為 。轉(zhuǎn)向軸心與凹槽輪軸心的距離不宜過長(zhǎng)轉(zhuǎn)向軸心與凹槽輪軸心的距離不宜過長(zhǎng)，太長(zhǎng)，太長(zhǎng)會(huì)會(huì)影響整體小車的車身變長(zhǎng)，影響整體小車的車身變長(zhǎng)，設(shè)定兩設(shè)定兩軸心距離為軸心距離為85mm。在。在SolidWorks草繪圖型界面下，可以容易看出草繪圖型界面下，可以容易看出兩兩凹槽凹槽的中心距離，參見圖的中心距離，參見圖3-3。圖3-3 凹槽中心距示意圖3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇轉(zhuǎn)向輪的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪隨著軸向軸的偏轉(zhuǎn)而偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向輪起到調(diào)整小車轉(zhuǎn)彎的作用，轉(zhuǎn)向輪不應(yīng)過大，一般轉(zhuǎn)向輪隨著軸向軸

21、的偏轉(zhuǎn)而偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向輪起到調(diào)整小車轉(zhuǎn)彎的作用，轉(zhuǎn)向輪不應(yīng)過大，一般小于后輪的尺寸，設(shè)定轉(zhuǎn)向輪的半徑為小于后輪的尺寸，設(shè)定轉(zhuǎn)向輪的半徑為25mm。 軸承的選用軸承的選用 考慮到軸承不易制作，在實(shí)際中可以通過選用購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)件用于小車的制作。軸承的選用標(biāo)準(zhǔn)考慮到軸承不易制作，在實(shí)際中可以通過選用購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)件用于小車的制作。軸承的選用標(biāo)準(zhǔn)參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社第參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社第133頁(yè)滾動(dòng)軸承的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。選用最小的深溝頁(yè)滾動(dòng)軸承的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。選用最小的深溝球軸承球軸承C6201，最小直徑為，最小直徑為12mm，最大外徑為，最大外徑為32mm。 軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì) 在整個(gè)無(wú)碳小車的

22、設(shè)計(jì)方案中，包括后車輪軸、繩輪軸、槽輪軸、轉(zhuǎn)向軸在整個(gè)無(wú)碳小車的設(shè)計(jì)方案中，包括后車輪軸、繩輪軸、槽輪軸、轉(zhuǎn)向軸4跟軸跟軸(參見圖參見圖3-4至至3-7)。根據(jù)無(wú)碳小車的選用的。根據(jù)無(wú)碳小車的選用的C6201軸承，這軸承，這4根最大直徑應(yīng)該為根最大直徑應(yīng)該為12mm，便于裝配。因?yàn)闊o(wú)，便于裝配。因?yàn)闊o(wú)碳小車的動(dòng)力較小，軸承產(chǎn)生的扭矩較小，不再對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。碳小車的動(dòng)力較小，軸承產(chǎn)生的扭矩較小，不再對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇車輪軸的尺寸見圖車輪軸的尺寸見圖3-4繩輪軸的尺寸見圖繩輪軸的尺寸見圖3-5 圖3-4 車輪軸尺寸圖3-5 繩輪軸的尺寸3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇槽輪軸尺寸見

23、圖槽輪軸尺寸見圖3-6 轉(zhuǎn)向軸尺寸見圖轉(zhuǎn)向軸尺寸見圖3-7 圖3-6 槽輪軸尺寸圖3-7 轉(zhuǎn)向軸尺寸3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇槽輪軸尺寸見圖槽輪軸尺寸見圖3-6 轉(zhuǎn)向軸尺寸見圖轉(zhuǎn)向軸尺寸見圖3-7 圖3-6 槽輪軸尺寸圖3-7 轉(zhuǎn)向軸尺寸3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇完成各種零件的裝配后得到了無(wú)碳小車的完整裝配圖完成各種零件的裝配后得到了無(wú)碳小車的完整裝配圖 圖3-8無(wú)碳小車的完整裝配圖建模3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇完成各種零件的裝配后得到了無(wú)碳小車的完整裝配圖完成各種零件的裝配后得到了無(wú)碳小車的完整裝配圖 3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇完成各種零件的裝配后得到了無(wú)碳小車的完整裝配圖完成各種零件的裝配后得到了無(wú)碳小車的完整裝配圖 4仿真結(jié)果在完成整體裝配圖的環(huán)境下，單擊左下角的運(yùn)動(dòng)算例，把動(dòng)畫模擬時(shí)間軸拉到在完成整體裝配圖的環(huán)境下，單擊左下角的運(yùn)動(dòng)算例，把動(dòng)畫模擬時(shí)間軸拉到20秒的位置。秒的位置。在無(wú)碳小車裝配體中，單擊虛擬馬達(dá)，彈出馬達(dá)類型對(duì)話窗，選擇旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，然后單擊繩輪在無(wú)碳小車裝配體中，單擊虛擬馬達(dá)，彈出馬達(dá)類型對(duì)話窗，選擇旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，然