1 無(wú)碳小車(chē)設(shè)計(jì)計(jì)劃書(shū) 一 緒論 屆競(jìng)賽命題主題 本屆競(jìng)賽命題主題為“無(wú)碳小車(chē)”。命題與高校工程訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容相銜接，體現(xiàn)綜合性工程能力。命題內(nèi)容體現(xiàn)“創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、制造工藝能力、實(shí)際操作能力和工程管理能力”四個(gè)方面的要求 。 車(chē)功能設(shè)計(jì)要求 給定一重力勢(shì)能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計(jì)一種可將該重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來(lái)驅(qū)動(dòng)小車(chē)行走的裝置。該自行小車(chē)在前行時(shí)能夠自動(dòng)避開(kāi)賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔 1米，放置一個(gè)直徑 20 200以小車(chē)前行距離的遠(yuǎn)近、以及避開(kāi)障礙的多少來(lái)綜合評(píng)定 成績(jī)。 給定重力勢(shì)能為 5焦耳（取 g=10m/競(jìng)賽時(shí)統(tǒng)一用質(zhì)量為 1 50 65 通碳鋼）鉛垂下降來(lái)獲得，落差 500 2塊落下后，須被小車(chē)承載并同小車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，不允許掉落。 要求小車(chē)前行過(guò)程中完成的所有動(dòng)作所需的能量均由此能量轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式。 小車(chē)要求采用三輪結(jié)構(gòu)（ 1個(gè)轉(zhuǎn)向輪， 2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪），具體結(jié)構(gòu)造型以及材料選用均由參賽者自主設(shè)計(jì)完成。要求滿足：小車(chē)上面要裝載一件外形尺 寸為 60 20 質(zhì)量應(yīng)不小于 750 克；在小車(chē)行走過(guò)程中，載荷不允許掉落。轉(zhuǎn)向輪最大外徑應(yīng)不小于 30 2 車(chē)整體設(shè)計(jì)要求 小車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要完成：機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝方案設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)成本分析和工程管理方案設(shè)計(jì)。命題中的工程管理能力項(xiàng)要求綜合考慮材料、加工、制造成本等各方面因素，提出合理的工程規(guī)劃。設(shè)計(jì) 能力項(xiàng)要求對(duì)參賽作品的設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性和規(guī)范性。命題中的制造工藝能力項(xiàng)以要求綜合運(yùn)用加工制造工藝知識(shí)的能力為主。 車(chē)的設(shè)計(jì)方法 小車(chē)的設(shè)計(jì)一定要做到目標(biāo)明確，通過(guò)對(duì)命題的分析我們得到了比較清晰開(kāi)闊的設(shè)計(jì)思路。作品的設(shè)計(jì)需要有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合考慮材料 、加工 、制造成本等給方面因素。 小車(chē)的設(shè)計(jì)是提高小車(chē)性能的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)方法上我們借鑒了參數(shù)化設(shè)計(jì) 、優(yōu)化設(shè)計(jì) 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)發(fā)發(fā)明理論方法。采用了 面是我們?cè)O(shè)計(jì)小車(chē)的流程（如圖一） 3 圖一 二 方案設(shè)計(jì) 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。為了方便設(shè)計(jì)這里根據(jù)小車(chē)所要完成的功能將小車(chē)劃分為五個(gè)部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)（車(chē)架 、原動(dòng)機(jī)構(gòu) 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)）。為了得到令人滿意方案，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?cè)O(shè)計(jì)圖框（圖二） 4 圖二 在選擇方案時(shí)應(yīng)綜合考慮功能、材料、加工、制造成本等各方面因素，同時(shí)盡量避免直接決策，減少?zèng)Q策時(shí)的主觀因素，使得選擇的方案能夠綜合最優(yōu)。 5 圖三 6 架 車(chē)架不用承受很大的力，精度要求低。考慮到重量加工成本等，車(chē)架采用木材加工制作成三角底板式?？梢酝ㄟ^(guò)回收廢木材獲得，已加工。 動(dòng)機(jī)構(gòu) 原動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是將重塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小車(chē)的驅(qū)動(dòng)力。能實(shí)現(xiàn)這一功能的方案有多種，就效率和簡(jiǎn)潔性來(lái)看繩輪最優(yōu)。小車(chē)對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)還有其它的具體要求。 至于小車(chē)拐彎時(shí)速度過(guò)大傾翻，或重塊晃動(dòng)厲害影響行走。 免對(duì)小車(chē)過(guò)大的沖擊。同時(shí)使重塊的動(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，重塊本身還有較多動(dòng)能未釋放，能量利用率不高。 不同的場(chǎng)地小車(chē)是需要的動(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。因此原動(dòng)機(jī)構(gòu)還需要能根據(jù)不同的需要調(diào)整其驅(qū)動(dòng)力。 率高。 基于以上分析我們提出了輸出驅(qū)動(dòng)力可調(diào)的繩輪式原動(dòng)機(jī)構(gòu)。如下圖四 圖四 7 如上圖我們可以通過(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。 動(dòng)機(jī)構(gòu) 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。要使小車(chē)行駛的更遠(yuǎn)及按設(shè)計(jì)的軌道精確地行駛，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必需傳遞效率 高、傳動(dòng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕等。 接由動(dòng)力軸驅(qū)動(dòng)輪子和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。在不考慮其它條件時(shí)這是最優(yōu)的方式。 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(chē)設(shè)計(jì)。 構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動(dòng)比穩(wěn)定但價(jià)格較高。因此在第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮使用齒輪傳動(dòng)。 向機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車(chē)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，直接決定著小車(chē)的功能。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件 已獲得等基本條件，同時(shí)還需要有特殊的運(yùn)動(dòng)特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滿足要求的來(lái)回?cái)[動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)拐彎避障的功能。能實(shí)現(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿、曲柄連桿 +搖桿、曲柄搖桿、差速轉(zhuǎn)彎等等。 凸輪：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)運(yùn)動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭?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）因此不采用 曲柄連桿 +搖桿 8 優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤(rùn)滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來(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。 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)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。 在本小車(chē)設(shè)計(jì)中由于小車(chē)轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大故機(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 上個(gè)鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。對(duì)于安裝誤差的敏感性問(wèn)題我們可以增加微調(diào)機(jī)構(gòu)來(lái)解決。 曲柄搖桿 結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但和凸輪一樣有一個(gè)滑動(dòng)的摩擦副，其效率低。其急回特性導(dǎo)致難以設(shè)計(jì)出較好的機(jī)構(gòu)。 差速轉(zhuǎn)彎 差速拐是利用兩個(gè)偏 心輪作為驅(qū)動(dòng)輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不一樣，從而使兩個(gè)輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。小車(chē)通過(guò)差速實(shí)現(xiàn)拐彎避障。 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避免的） 綜合上面分析我們選擇曲柄連桿 +搖桿作為小車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的方案。 9 走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)即為三個(gè)輪子，輪子又厚薄之分，大小之別，材料之不同需要綜合考慮。 有摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為 對(duì)于相同的材料 為一定值。 而滾動(dòng)摩擦阻力 ，所以輪子越大小車(chē)受到的阻力越小，因此能夠走的更遠(yuǎn)。但由于加工問(wèn)題材料問(wèn)題安裝問(wèn)題等等具體尺寸需要進(jìn)一步分析確定。 由于小車(chē)是沿著曲線前進(jìn)的，后輪必定會(huì)產(chǎn)生差速。對(duì)于后輪可以采用雙輪同步驅(qū)動(dòng)，雙輪差速驅(qū)動(dòng)，單輪驅(qū)動(dòng)。 雙輪同步驅(qū)動(dòng)必定有輪子會(huì)與地面 打滑，由于滑動(dòng)摩擦遠(yuǎn)比滾動(dòng)摩擦大會(huì)損失大量能量，同時(shí)小車(chē)前進(jìn)受到過(guò)多的約束，無(wú)法確定其軌跡，不能夠有效避免碰到障礙。 雙輪差速驅(qū)動(dòng)可以避免雙輪同步驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)的問(wèn)題，可以通過(guò)差速器或單向軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)差速。差速器涉及到最小能耗原理，能較好的減少摩擦損耗，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)滿足要運(yùn)動(dòng)。單向軸承實(shí)現(xiàn)差速的原理是但其中一個(gè)輪子速度較大時(shí)便成為從動(dòng)輪，速度較慢的輪子成為主動(dòng)輪，這樣交替變換著。但由于單向軸承存在側(cè)隙，在主動(dòng)輪從動(dòng)輪切換過(guò)程中出現(xiàn)誤差導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確，但影響有多大會(huì)不會(huì)影響小車(chē)的功能還需進(jìn)一步分析。 單輪驅(qū)動(dòng)即只利用 一個(gè)輪子作為驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)為導(dǎo)向輪，另一個(gè)為從動(dòng)輪。就如一輛自行車(chē)外加一個(gè)車(chē)輪一樣。從動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)輪間的差速依靠與地面的運(yùn)動(dòng)約束確定的。其效率比利用差速器高，但前進(jìn)速度不如差速器穩(wěn)定，傳動(dòng)精度比利用單向軸承高。 10 綜上所述行走機(jī)構(gòu)的輪子應(yīng)有恰當(dāng)?shù)某叽纾梢匀绻袟l件可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定實(shí)現(xiàn)差速的機(jī)構(gòu)方案，如果規(guī)則允許可以采用單輪驅(qū)動(dòng)。 調(diào)機(jī)構(gòu) 一臺(tái)完整的機(jī)器包括：原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制部分、輔助設(shè)備。微調(diào)機(jī)構(gòu)就屬于小車(chē)的控制部分。由于前面確定了轉(zhuǎn)向采用曲柄連桿 +搖桿方案，由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)于加工誤差 和裝配誤差很敏感，因此就必須加上微調(diào)機(jī)構(gòu)，對(duì)誤差進(jìn)行修正。這是采用微調(diào)機(jī)構(gòu)的原因之一，其二是為了調(diào)整小車(chē)的軌跡（幅值，周期，方向等），使小車(chē)走一條最優(yōu)的軌跡。 微調(diào)機(jī)構(gòu)可以采用下面兩種方式微調(diào)螺母式、滑塊式如圖五 11 圖五 由于理論分析與實(shí)際情況有差距，只能通過(guò)理論分析得出較優(yōu)的方案而不能得到最優(yōu)的方案。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的小車(chē)，通過(guò)小部分的改動(dòng)便可以改裝成其它方案，再通過(guò)試驗(yàn)比較得到最優(yōu)的小車(chē)。 三 技術(shù)設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)是完成詳細(xì)設(shè)計(jì)確定個(gè)零部件的的尺寸。設(shè)計(jì)的同時(shí)綜合考慮材 料加工成本等各因素。 立數(shù)學(xué)模型及參數(shù)確定 通過(guò)對(duì)小車(chē)建立數(shù)學(xué)模型，可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的參數(shù)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的效率和得到較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在輔助設(shè)計(jì)中的作用。 耗規(guī)律模型 為了簡(jiǎn)化分析，先不考慮小車(chē)內(nèi)部的能耗機(jī)理。設(shè)小車(chē)內(nèi)部的能耗系數(shù)為1 ，即小車(chē)能量的傳遞效率為 。小車(chē)輪與地面的摩阻系數(shù)為 ，理想 情況下認(rèn)為重塊的重力勢(shì)能都用在小車(chē)克服阻力前進(jìn)上。則有 3131*g 12 總為了更全面的理解小車(chē)的各個(gè)參數(shù)變化對(duì)小車(chē)前進(jìn)距離的變化下面分 別從 方面考慮。 通過(guò)查閱資料知道一般材料的滾動(dòng)摩阻系數(shù)為 圖為當(dāng)車(chē)輪半徑分別為（ 22270阻系數(shù)分別為 .六） 有上圖六可知滾動(dòng)摩阻系數(shù)對(duì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)影響非常顯著，因此在設(shè)計(jì)小車(chē)時(shí)也特別注意考慮輪子的材料，輪子的剛度盡可能大，與地面的摩阻系數(shù)盡可能小。 同時(shí)可看到小車(chē)為輪子提供能量的效率提高一倍小車(chē)前進(jìn)的距離也提 高一倍。因此應(yīng)盡可能減少小車(chē)內(nèi)部的摩擦損耗，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，充分潤(rùn)滑。 圖七為當(dāng)摩阻系數(shù)為 輪半徑依次增加 10 13 圖七 由圖可知當(dāng)小車(chē)的半徑每增加 1m。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡可能增大輪子的半徑。 動(dòng)學(xué)分析模型 符號(hào)說(shuō)明： 14 驅(qū)動(dòng)輪半徑 齒輪傳動(dòng)比 驅(qū)動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)軸（軸 2）與轉(zhuǎn)向輪中心距離 曲柄軸（軸 1）與轉(zhuǎn)向輪中心距離 曲柄的旋轉(zhuǎn)半徑 搖桿長(zhǎng) 連桿長(zhǎng) 軸的繩輪半徑 2r 15 a、 驅(qū)動(dòng)： 當(dāng)重物下降 ，驅(qū)動(dòng)軸（軸 2）轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 2d ，則有 22 則曲柄軸（軸 1）轉(zhuǎn)過(guò)的角度 1 小車(chē)移動(dòng)的距離為（以 2 b、轉(zhuǎn)向： 當(dāng)轉(zhuǎn)向桿與驅(qū)動(dòng)軸間的夾角 為時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 1 則 與 1 滿足以下關(guān)： 1221211222 co ss i ns i 與 的函數(shù)關(guān)系式 1 f c、小車(chē)行走軌跡 只有 轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過(guò)角度 時(shí)，如圖： 則小車(chē)轉(zhuǎn)彎的曲率半徑為 1t a n 16 小車(chē)行走 程中，小車(chē)整體轉(zhuǎn)過(guò)的角度 當(dāng)小車(chē)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 時(shí)，有 c 車(chē)其他輪的軌跡 以輪 在小車(chē)的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中， 0,21 在地面坐標(biāo)系中，有 s c o s)(2121s o ss o 17 c o ss i ns i nc o ss i n)(c o s)(c o ss i nt o s)s i ns i n()c o 12121112212112222122上述微分方程改成差分方程求解，通過(guò)設(shè)定合理的參數(shù)的到了小車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡如（圖六） 圖六 力學(xué)分析模型 a、驅(qū)動(dòng) 18 如圖：重物以加速度向下加速運(yùn)動(dòng)，繩子拉力為 T ，有)( 產(chǎn)生的扭矩 122 （其中 1 是考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)。） 驅(qū)動(dòng)輪受到的力矩 曲柄輪受到的扭矩 1M ， 驅(qū)動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)輪 221 其中 2 是考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)） b、 轉(zhuǎn)向 假設(shè)小車(chē)在轉(zhuǎn)向過(guò)程中轉(zhuǎn)向輪受到的阻力矩恒為 其大小可由赫茲公式求得，)11(1222121 由于 241 對(duì)于連桿的拉力 有 1 19 21 c o s)c o s1(a r c si n2 cc 12 s o s )s 21 cc c、小車(chē)行走受力分析 設(shè)小車(chē)慣量為 I ，質(zhì)心在則此時(shí)對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心 O 的慣量為 I )( 2321 （平行軸定理） )()( 21221 小車(chē)的加速度為： 2整理上述表達(dá)式得： 20 敏度分析模型 小車(chē)一旦設(shè)計(jì)出來(lái)在不改變其參數(shù)的條件下小車(chē)的軌跡就已經(jīng)確定，但由于加工誤差和裝配誤差的存在，裝配好小車(chē)后可能會(huì)出現(xiàn)其軌跡與預(yù)先設(shè)計(jì)的軌跡有偏離，需要糾正。其次開(kāi)始設(shè)計(jì)的軌跡也許并不是最優(yōu)的，需要通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)來(lái)確定最優(yōu)路徑，著同樣需要改變小車(chē)的某些參數(shù)。為了得到改變不同參數(shù)對(duì)小車(chē)運(yùn)行軌跡的影響，和指導(dǎo)如何調(diào)試這里對(duì)小車(chē)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析。通過(guò) 幅值 周期 方向 21 i b 柄半徑d 向桿的長(zhǎng) 桿長(zhǎng)度 參數(shù)確定 單位： m 轉(zhuǎn)向輪與曲柄軸軸心距 b=搖桿長(zhǎng) c=驅(qū)動(dòng)輪直徑 D=驅(qū)動(dòng)輪 動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離 d=曲柄長(zhǎng) 繩輪半徑 22 部件設(shè)計(jì) 需加工的零件： a驅(qū)動(dòng)軸 6061空心鋁合金管 。 外徑 6徑 3mm b車(chē)輪 聚甲醛板（ 。 厚度： 8格尺寸： 600*1200 a單向離合器軸承 2個(gè) 型號(hào) 型尺寸 (d D ) 6 10 b 個(gè)： 23 c調(diào)心球軸承 1個(gè) 軸承代號(hào) d D B 135 5 19 6 d深溝球軸承 1個(gè) 型號(hào) 內(nèi)徑 (d) 外徑 (D) 8 24 d圓柱直齒輪 1對(duì) 小齒輪： 模數(shù) =1， 齒 數(shù) =15， 外徑 =17內(nèi)孔 =3 厚度： 齒輪： 模數(shù) =1， 齒數(shù) =45，外徑 =47徑 =10 厚度 =10質(zhì) ：夾布塑料 體設(shè)計(jì) 體裝配圖 25 車(chē)運(yùn)動(dòng)仿真分析 為了進(jìn)一步分析本方案的可行性，我們利用了 見(jiàn)視頻。 四 小車(chē)制作調(diào)試及改進(jìn) 車(chē)制作流程 詳見(jiàn)工藝分析方案報(bào)告 車(chē)調(diào)試方法 小車(chē)的調(diào)試是個(gè)很重要的過(guò)程，有了大量的理論依據(jù)支撐，還必須用大量的實(shí)踐去驗(yàn)證。小車(chē)的調(diào)試涉及到很多的內(nèi)容，如車(chē)速的快慢，繞過(guò)障礙物，小車(chē)整體的協(xié)調(diào)性，小車(chē)前進(jìn)的 距離等。 26 （ 1）小車(chē)的速度的調(diào)試：通過(guò)小車(chē)在指定的賽道上行走，測(cè)量通過(guò)指定點(diǎn)的時(shí)間，得到多組數(shù)據(jù)，從而得出小車(chē)行駛的速度，通過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小車(chē)后半程速度較快，整體協(xié)調(diào)性能不是太好，于是車(chē)小了繞繩驅(qū)動(dòng)軸，減小過(guò)大的驅(qū)動(dòng)力同時(shí)也增大了小車(chē)前進(jìn)的距離。 （ 2）小車(chē)避障的調(diào)試：雖然本組小車(chē)各個(gè)機(jī)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單，損耗能量較少，但是避障不是很好，但與此同時(shí)，小車(chē)由于設(shè)計(jì)時(shí)采用了多組微調(diào)機(jī)構(gòu)，通過(guò)觀察小車(chē)在指定賽道上行走時(shí)避障的特點(diǎn)，微調(diào)螺母，慢慢小車(chē)避障性能改善，并做好標(biāo)記。 車(chē)改進(jìn)方法 由于本組小車(chē)采用膠水黏 貼各處，雖然少了許多的加工成本費(fèi)用，也避免了能量的過(guò)多損耗，但小車(chē)會(huì)有時(shí)出現(xiàn)脫膠的現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)法前進(jìn)，于是想法改進(jìn)，使小車(chē)能量損失減少，同時(shí)故障出現(xiàn)的次數(shù)減少，穩(wěn)定性能較好，避障多，前進(jìn)遠(yuǎn)。 另外，本組采用微調(diào)機(jī)構(gòu)，但通過(guò)計(jì)算編程發(fā)現(xiàn)要求精度非常高，是想法改進(jìn)使小車(chē)精度降低，加工成本也減低。 五 評(píng)價(jià)分析 車(chē)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）小車(chē)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，單級(jí)齒輪傳動(dòng)，損耗能量少， （ 2）多處采用微調(diào)機(jī)構(gòu)，便于糾正軌跡，避開(kāi)障礙物， （ 3）采用大的驅(qū)動(dòng)輪，滾阻系數(shù)小，行 走距離遠(yuǎn)， （ 4）采用磁阻尼，小車(chē)穩(wěn)定性提高，不致使車(chē)速過(guò)快， 缺點(diǎn)： 小車(chē)精度要求高，使得加工零件成本高，以及微調(diào)各個(gè)機(jī)構(gòu)都很費(fèi)時(shí)，避障穩(wěn)定行差，時(shí)而偏左，時(shí)而偏右。 27 動(dòng)行走比賽時(shí)的前行距離估計(jì) 通過(guò)理論與實(shí)踐結(jié)合，小車(chē)行走距離（包括繞開(kāi)障礙物）約 20。 進(jìn)方向 小車(chē)最大的缺點(diǎn)是精度要求非常高，改進(jìn)小車(chē)的精度要求，使能調(diào)整簡(jiǎn)單，小車(chē)便能達(dá)到很好的行走效果。 六 參考文獻(xiàn) 28 七 附錄 配圖 29 30 31 32 能分析程序 符號(hào)定義 %重物下降 的高度 h %小車(chē)行駛的路程 s %內(nèi)部能耗系數(shù) n=10000; h=000; ,n); 11/5/m=1; g=; .5/i=1:10 % 0.1*i+%+0.2*i; 1+20/2+20/s=m*h/(1/)* s=s/s); on on ); 33 動(dòng)學(xué)分析程序 符號(hào)定義 %重物下降的高度 h %驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)角度 驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向輪軸心距 b %轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng) c %轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度 驅(qū)動(dòng)輪半徑 R %驅(qū)動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離 d %小車(chē)行駛的路程 s %小車(chē) x %小車(chē) y %軌跡曲率半徑 曲柄半 徑 繩輪半徑 參數(shù)輸入 n=1000; h=,0.5,n); ; b=R=%驅(qū)動(dòng)輪 a1 %驅(qū)動(dòng)輪 a2 %曲柄半徑 r1 %繩輪半徑 34 %驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離 d d=%轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng) c c=l=b2+)+(1000; %算法 g=h/ii+; C=l2-2*c2.*(.2-(.2; A=2.*c.*(; B=-2*c2; af=./.2+B.2)./A); d)./(; s=; ds=s(2); ( bd= dy=ds* ds* x= y= xb=x-(a1+* yb=y-(a1+* xc=d* yc=d* x,y,b,xb,b,xc,m); on on i=1:9 t=0:*t)t)+i; xy, 35 力學(xué)分析程序 n=1000; h=,0.5,n); ; b=R=%驅(qū)動(dòng)輪 a1 %驅(qū)動(dòng)輪 a2 %曲柄半徑 r1 %繩輪半徑 r2 %驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離 d d=%轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng) c c=l=b2+)+(1000; %算法 g=h/ii+; C=l2-2*c2.*(.2-(.2; A=2.*c.*(; B=-2*c2; af=./.2+B.2)./A); d)./(; s=; ds=s(2); ( 36 bd= dy=ds* ds* x= y= xb=x-(a1+* yb=y-(a1+* xc=d* yc=d* 動(dòng)力學(xué)分析 %參數(shù)輸入 %重物質(zhì)量 m=1; %小車(chē)總質(zhì)量 ; .8*; %小車(chē)慣量 I=mc*; +m*(2+); %傳動(dòng)效率 % %前輪半徑 %前輪寬度 B=2/1000; %彈性模量 00*10000000