./摘要煤炭是大自然給予人類的一筆寶貴財(cái)富,可是由于人們對(duì)煤炭的巨大需求,煤炭資源日趨減少近于枯竭。隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的提升,無碳理念也越來越被人們提上研究的課題。更潔凈,更環(huán)保,更節(jié)能,更高效的理念也深入人心。本小車是對(duì)"無碳"理念的探索與開發(fā),對(duì)未來"無碳"的憧憬,小車構(gòu)思巧妙,在完成設(shè)計(jì)的要求下充分考慮了外觀和成本等問題,方便以后的擴(kuò)展和進(jìn)一步的開發(fā)。"無碳小車"系第二屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽命題主題,目前實(shí)驗(yàn)階段已經(jīng)完成。小車的設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段：方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、制作調(diào)試。方案設(shè)計(jì)階段根據(jù)小車功能要求根據(jù)機(jī)器的構(gòu)成〔原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制部分、輔助部分把小車分為車架、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)六個(gè)模塊,進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)計(jì)階段采用了PROE等軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。小車大多是零件是標(biāo)準(zhǔn)件、可以購買,同時(shí)除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外,大多數(shù)都可以通過手工加工出來。調(diào)試過程會(huì)通過微調(diào)等方式改變小車的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn),在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上驗(yàn)證小車的運(yùn)動(dòng)規(guī)律同時(shí)確定小車最優(yōu)的參數(shù)。關(guān)鍵詞：無碳小車；方案設(shè)計(jì)；模塊化設(shè)計(jì)；8型路線AbstractCoalisavaluablewealthofhumannature,butbecauseofthehugedemandforcoalandmeagercoalresourcesdwindling.Asenhanceawarenessofenergysavingandenvironmentalprotection,zero-carbonconceptisincreasinglybeingputontheresearchproject.Cleaner,moreenvironmentallyfriendly,moreenergy,moreefficientideaistakinghold.Issue,laterexpandedandfurtherdeveloped."Zero-carboncars"ofthesecondnationalstudents'comprehensiveabilityofengineeringtrainingraceinthesistheme,thecurrentexperimentalphasehasbeencompleted.Cardesignisdividedintothreephases:design,technicaldesign,makingdebugging.Programmedesignstagebasedonthecarfeaturesunderthemachine'scomposition<originalmechanism,actuator,actuator,controlsection,Assistantsection>originalcarintotheframe,body,transmission,steeringagencies,travelagencies,fine-tunethebodiesofsixmodules,modulardesign.TechnicaldesignstageusingPROEsoftwareforaideddesign.Carmostpartsarestandardparts,youcanpurchase,whilesomerequirehighprocessingprecisionpartsrequirespecialprocessing,mostareavailablethroughthemanualprocess.Debuggingchangesbywayoffinetuningparametersofthecartesting,experimentalvalidationonthebasisofthecarinmotionatthesametimedeterminetheoptimalparametersforcar.Keywords:Carbon-freecares;design;modulardesign;8-courses目錄HYPERLINK摘要-1-Abstract-2-第HYPERLINK一章設(shè)計(jì)要求-5-HYPERLINK1.1設(shè)計(jì)布置方案-5-HYPERLINK1.2小車功能設(shè)計(jì)要求-5-HYPERLINK1.3小車的設(shè)計(jì)方法-6-第HYPERLINK二章方案設(shè)計(jì)-7-HYPERLINK2.1總體設(shè)計(jì)-8-HYPERLINK2.2車架-8-HYPERLINK2.3原動(dòng)機(jī)構(gòu)-9-HYPERLINK2.4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)-9-HYPERLINK2.5轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)-10-HYPERLINK2.6行走機(jī)構(gòu)-12-第HYPERLINK三章技術(shù)設(shè)計(jì)-13-HYPERLINK3.1小車軌跡的計(jì)算-14-HYPERLINK3.2小車車體的參數(shù)確定-14-HYPERLINK3.2.1小車車架的尺寸參數(shù)-15-HYPERLINK3.2.2小車齒輪傳動(dòng)比-16-HYPERLINK3.2.3齒輪的設(shè)計(jì)-17-HYPERLINK3.2.4原動(dòng)輪的大小及繞線圈數(shù)-17-HYPERLINK3.2.5小車行走位移-18-HYPERLINK3.2.6軸承的選擇-19-第HYPERLINK四章小車能耗分析-20-HYPERLINK4.1小車能量轉(zhuǎn)換過程-20-HYPERLINK4.2小車的能量-20-第HYPERLINK五章總結(jié)和體會(huì)-21-HYPERLINK參考文獻(xiàn)-22-致-23-第一章設(shè)計(jì)要求1.1設(shè)計(jì)布置方案圖1無碳小車示意圖1.2小車功能設(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)械能并可用來驅(qū)動(dòng)小車行走的裝置。利用將1Kg重物下降40cm的勢(shì)能為驅(qū)動(dòng)力使該小車在前行時(shí)能夠自動(dòng)避開賽道上設(shè)置的障礙物〔每間隔80cm走"8"型路線,使小車?yán)@行圈數(shù)盡可能多。要求小車前行過程中完成的所有動(dòng)作所需的能量下降的勢(shì)能獲得,不可使用其他任何形式的能量。小車前輪為獨(dú)輪,后為雙輪,有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。要求分析小車的總體結(jié)構(gòu),合理設(shè)計(jì)控制機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便。要求計(jì)算分析小車運(yùn)動(dòng),并計(jì)算理論行走距離?！部紤]各環(huán)節(jié)的損耗繪制主要零件圖,裝配圖。說明書的編寫。1.3小車的設(shè)計(jì)方法通過對(duì)命題的分析,我們得到了比較清晰的開闊思路,小車的設(shè)計(jì)一定要做到目標(biāo)明確。小車的設(shè)計(jì)是提高小車性能的關(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。下面是我們?cè)O(shè)計(jì)小車的流程。能耗分析參數(shù)優(yōu)化明確小車的任務(wù)要求能耗分析參數(shù)優(yōu)化明確小車的任務(wù)要求小車的功能分析小車的功能分析總結(jié)各體會(huì)選擇尺寸材料總結(jié)各體會(huì)選擇尺寸材料可行的方案可行的方案零部件設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)組合幾種可行的方案組合幾種可行的方案總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)敲定方案敲定方案方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)分析第二章方案設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)通過對(duì)小車的功能分析小車需要完成重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)自身行走、自動(dòng)避開障礙物。為了方便設(shè)計(jì)這里根據(jù)小車所要完成的功能將小車劃分為五個(gè)部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)〔車架、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)。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。骨架式車架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)構(gòu)無碳小車骨架式車架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)構(gòu)無碳小車行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)曲柄連桿+搖桿單輪驅(qū)動(dòng)雙輪同步錐齒輪彈簧儲(chǔ)能式雙輪差速機(jī)構(gòu)差速轉(zhuǎn)向曲柄搖桿凸輪+搖桿不用附加傳動(dòng)圓柱直齒輪帶輪鏈輪式繩輪式三腳底板式2.2車架行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)曲柄連桿+搖桿單輪驅(qū)動(dòng)雙輪同步錐齒輪彈簧儲(chǔ)能式雙輪差速機(jī)構(gòu)差速轉(zhuǎn)向曲柄搖桿凸輪+搖桿不用附加傳動(dòng)圓柱直齒輪帶輪鏈輪式繩輪式三腳底板式"無碳小車"車架結(jié)構(gòu)主要有骨架式和三腳底板式,其可使用快速成型或焊制,可使用木材,鋁板,工程塑料等。由于木材的滋取不符合"無碳"的理念,不符合國家的戰(zhàn)略思想。而工程塑料PVC利用率高,有輕質(zhì),防振等作用,且生產(chǎn)成本較低,符合"無碳"理念,故車架采用工程塑料加工制成三腳底板式即可。2.3原動(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)化為小車的驅(qū)動(dòng)力。用來實(shí)現(xiàn)這一功能的方案有多種,從效率和簡(jiǎn)潔性來看繩輪最優(yōu)。小車對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)還有其它的具體要求：a.驅(qū)動(dòng)力適中,不至于小車拐彎時(shí)速度過大傾翻,或重塊晃動(dòng)厲害影響行走。b.到達(dá)終點(diǎn)前重塊豎直方向的速度要盡可能小,避免對(duì)小車過大的沖擊。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。c.由于不同的場(chǎng)地對(duì)輪子的摩擦摩擦可能不一樣,在不同的場(chǎng)地小車是需要的動(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。d.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,效率高。根據(jù)以上分析提出輸出驅(qū)動(dòng)力可調(diào)的繩輪式原動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖2錐形原動(dòng)輪a.起始時(shí)原動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑較大,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,有利于啟動(dòng)。b.啟動(dòng)后,原動(dòng)輪半徑變小,轉(zhuǎn)速提高,轉(zhuǎn)矩變小,和阻力平衡后小車勻速運(yùn)動(dòng)。c.當(dāng)物快距小車很近時(shí),原動(dòng)輪半徑再次變小,繩子的拉力不足以使原動(dòng)輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng),但是由于物快的慣性,仍會(huì)減速下降。伴隨原動(dòng)輪的半徑變小,總轉(zhuǎn)速比提高,小車緩慢減速直到停止,物快停止下落,正好接觸小車。2.4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞機(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。齒輪機(jī)構(gòu)可用來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。與其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比,其主要有點(diǎn)是：傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn),機(jī)械效率高,使用壽命長,工作安全、可靠,傳遞的功率和適用的速度圍大。因此,它是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。帶傳動(dòng)是一種柔性傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的基本組成零件為帶輪〔主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪和傳動(dòng)帶。當(dāng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),利用帶輪和傳動(dòng)帶輪的摩擦和嚙合作用,將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過傳動(dòng)帶傳遞給從動(dòng)帶輪。帶傳動(dòng)具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn),在近代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。但是為了保證帶傳動(dòng)的正常工作,首先需要滿足傳遞功率要求的至少具有的總摩擦力和與之對(duì)應(yīng)的最小初拉力。圓柱直齒輪主要用于平行軸的傳遞,錐齒輪主要用于兩軸相交傳遞。要使小車行駛地更遠(yuǎn)且按設(shè)計(jì)的軌道精確行駛,傳遞機(jī)構(gòu)必須傳遞效率高,傳動(dòng)穩(wěn)定,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕等。綜上:要使小車行駛地更遠(yuǎn)且按設(shè)計(jì)的軌道精確行駛,傳遞機(jī)構(gòu)必須傳遞效率高,傳動(dòng)穩(wěn)定,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕等。故選用圓柱直齒輪。2.5轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)小車順利繞過障礙物。小車有三個(gè)輪子,后面兩個(gè)輪子〔或一個(gè)為驅(qū)動(dòng)輪。后輪在重物作用下繞水平軸不停地轉(zhuǎn)動(dòng)〔即實(shí)現(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)周期性擺動(dòng)<即豎直軸左右轉(zhuǎn)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的>,才能使小車走出預(yù)訂軌跡,繞過障礙物。一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品一般只有一個(gè)動(dòng)力源,所以,轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的能量只來源于后輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分,直接決定著小車的功能。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+搖桿圖3凸輪+搖桿機(jī)構(gòu)示意圖凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)具有很少幾個(gè)活動(dòng)構(gòu)件,并且占居的空間較小,是一種結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單、緊湊的機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)最吸引人的特征是其多用性和靈活性,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線的形狀,只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線,就可以使從動(dòng)件獲得各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。幾乎對(duì)于任意要求的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,都可以毫無困難地設(shè)計(jì)出凸輪廓線來實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：凸輪廓線與從動(dòng)件之間是點(diǎn)或線接觸的高副,易于磨損,故多用在傳力不太大的場(chǎng)合。曲柄連桿+搖桿圖4曲柄搖桿機(jī)構(gòu)示意圖曲柄連桿+搖桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：a.機(jī)構(gòu)中構(gòu)件間以低副相連,在承受同樣載荷的條件下壓強(qiáng)較低,因而可用來傳遞較大的動(dòng)力。又由于低副元素的幾何形狀比較簡(jiǎn)單,故容易加工。b.構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式具有多樣性。連桿機(jī)構(gòu)中既有饒定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄,繞定軸往復(fù)擺動(dòng)的搖桿,又有作平面一般運(yùn)動(dòng)的連桿、作往復(fù)直線移動(dòng)的滑塊等,利用連桿機(jī)構(gòu)可以獲得各種形式的運(yùn)動(dòng)。c.在主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的情況下,只要改變連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對(duì)尺寸,就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)要求。D.連桿曲線具有多樣性。連桿上點(diǎn)的位置不同,曲線形狀不同；改變各構(gòu)件的相對(duì)尺寸,曲線形狀也隨之變化。這些千變?nèi)f化、豐富多彩的曲線,可用來滿足不同軌跡的設(shè)計(jì)要求,在機(jī)械工程中得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)：在連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中,一些構(gòu)件〔如連桿的質(zhì)心在做變速運(yùn)動(dòng),由此產(chǎn)生的慣性力不好平衡,因而會(huì)增加機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)載荷,使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。因而連桿機(jī)構(gòu)一般不適用于在告訴場(chǎng)合。機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的傳遞要經(jīng)過中間構(gòu)件,而各構(gòu)件的尺寸不可能做得絕對(duì)準(zhǔn)確,再加上運(yùn)動(dòng)副間的間隙,故運(yùn)動(dòng)傳遞的累積誤差比較大。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。小車通過差速實(shí)現(xiàn)拐彎避障。綜上：從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,機(jī)構(gòu)緊湊的角度上,選擇凸輪+搖桿作為小車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。2.6行走機(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。有摩擦理論知摩擦力矩和正壓力的關(guān)系為對(duì)于相同的材料為一定值。而滾動(dòng)摩擦力,所以輪子越大小車受到的阻力越小,因此能夠走得更遠(yuǎn)。由于小車是沿著曲線前進(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)小車前進(jìn)受到過多的約束,無法確定其軌跡,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)的問題,可以通過差速器或單向軸承來實(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。就如一輛自行車外加一個(gè)車輪一樣。從動(dòng)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。綜上所述：行走機(jī)構(gòu)的輪子應(yīng)有恰當(dāng)?shù)某叽?可以如果有條件可以通過實(shí)驗(yàn)來確定實(shí)現(xiàn)差速的機(jī)構(gòu)方案,因輪與驅(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,此我們采用單輪驅(qū)動(dòng)為行走機(jī)構(gòu)方案。第三章技術(shù)設(shè)計(jì)3.1小車軌跡的計(jì)算βαFBCDEAβαFBCDEA圖六小車軌跡路線：先使小車走直線從F到D,軌跡與水平線呈60度的角,接著小車進(jìn)入一段過度弧線,小車轉(zhuǎn)過,小車開始走半個(gè)圓弧,然后走弧線進(jìn)入直線軌道,以此走完8字路線。確定軌跡參數(shù)：=160mm=200mm則=320mm,=201.74mm,cosβ==,因此β=,所以α=。于是,；；一個(gè)"8"字總的線位移。3.2小車車體參數(shù)的確定小車車架的尺寸參數(shù)圖5小車機(jī)構(gòu)示意圖尺寸：車架為梯形狀,梯形上底寬為100mm,下底寬為160mm。車架長為320mm。后輪直徑為160mm,寬10mm；前輪直徑為100mm,寬8mm。小車齒輪傳動(dòng)比小車后輪轉(zhuǎn)一圈位移為mm因?yàn)辇X輪轉(zhuǎn)一圈小車正好走完一個(gè)"8"字,而此時(shí)小車后輪轉(zhuǎn)了即。齒輪的設(shè)計(jì)〔一齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇a.壓力角的選擇由機(jī)械原理可知,增大壓力角α,輪齒的齒厚及節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加,有利于提高齒輪傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度。我國對(duì)一般用途的齒輪傳動(dòng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為。為增加航空用齒輪傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度,我國航空齒輪傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了的標(biāo)準(zhǔn)壓力角。但增加壓力角并不一定都對(duì)傳動(dòng)有利。對(duì)重合度接近2的高速齒輪傳動(dòng),推薦采用齒頂高系數(shù)為1~1.2,壓力角為~的齒輪,這樣做可增加齒輪的柔性,降低噪聲和動(dòng)載荷。b.齒數(shù)z的選擇若保持齒輪傳動(dòng)的中心距a不變,增加齒數(shù),除能增大重合度、改善傳動(dòng)的平穩(wěn)性外,還可減少模數(shù),降低齒高,因而減少金屬切屑用量,節(jié)省制造費(fèi)用。另外,降低齒高還能降低滑動(dòng)速度,以減少磨損及膠合的危險(xiǎn)性。但模數(shù)小了,齒厚隨之減薄,則要降低齒輪的彎曲強(qiáng)度。不過在一定齒數(shù)圍,尤其是當(dāng)承載能力主要取決于齒面接觸面強(qiáng)度時(shí),以齒數(shù)多一些為好。閉式齒輪一般轉(zhuǎn)速較高,為了提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性,減小沖擊振動(dòng),以齒數(shù)多一些為好,小齒輪的齒數(shù)可取為。開式〔半開式齒輪傳動(dòng),由于齒輪主要為磨損失效,為使齒輪不致過小,故小齒輪不宜選用過多的齒數(shù),一般可取。為使齒輪免于根切,對(duì)于的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,應(yīng)取。小齒輪齒數(shù)確定后,按齒數(shù)比可確定大齒輪的齒數(shù)。為了使各個(gè)想嚙合齒對(duì)磨損均勻,傳動(dòng)平穩(wěn),兩齒數(shù)應(yīng)互為質(zhì)數(shù)。c.齒寬系數(shù)的選擇由齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式可知,輪齒越寬,承載能力也越高,因而輪齒不宜過窄；但增大齒寬又會(huì)使面上的載荷分布更趨均勻,故齒寬系數(shù)應(yīng)取得適當(dāng)。圓柱齒輪齒寬系數(shù)的薦用值列于表3-2-1。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器,齒寬系數(shù)取為,〔為傳動(dòng)比,所以對(duì)于圓柱齒輪傳動(dòng)的規(guī)定值為0.2,0.25,0.30,0.40,0.50,0.60,0.80,1.0,1.2。表3-2-1裝置狀況兩支撐相對(duì)于小齒輪做對(duì)稱布置兩支撐相對(duì)于小齒輪做對(duì)稱布置小齒輪做懸臂布置0.9～1.4〔1.2～1.90.7～1.15〔1.1～1.650.4～0.6<二圓柱嚙合齒輪傳動(dòng)形式a.外嚙合齒輪傳動(dòng),由兩個(gè)外齒輪相嚙合,兩輪轉(zhuǎn)向相反；b.嚙合齒輪傳動(dòng),由一個(gè)齒輪和一個(gè)外齒輪相嚙合,兩輪轉(zhuǎn)向相同；c.齒輪齒條傳動(dòng),可將齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)變成齒條的直線移動(dòng),或者相反?！踩X輪制造誤差的測(cè)定齒輪齒根圓齒頂圓測(cè)定的原理齒輪齒數(shù)為偶數(shù)時(shí),齒頂圓直徑和齒根圓直徑可用游標(biāo)卡尺在待測(cè)齒輪上直接測(cè)量。齒輪齒數(shù)為奇數(shù)時(shí),不能通過直接測(cè)量得到和的真實(shí)值,需要間接測(cè)量。先量出齒輪安裝孔直徑D,再量出孔壁到某一齒根的距離H2和孔壁到某一齒頂?shù)木嚯xH1。如下圖所示。圖6齒根圓、齒頂圓的測(cè)量于是,有公式：<四確定基圓齒距模數(shù)和壓力角圖7外齒輪1.基圓齒距公法線長度=2.模數(shù)m表3-2-2<五小齒輪的幾何尺寸模數(shù)m=1.5齒數(shù)=20壓力角α=齒寬系數(shù)=1分度圓直徑齒頂高齒根高齒頂圓直徑基圓直徑齒距齒厚槽寬〔六齒輪的幾何尺寸a>.計(jì)算分度圓直徑根據(jù)前面求得的得定傳動(dòng)比為則b>.計(jì)算中心距mm=87.5mmmm=62.5mmc>.計(jì)算齒輪寬度齒輪2的寬度mm=25mm齒輪3的寬度=25mm則齒輪1的寬度25mm〔七齒輪材料選用考慮到使小車走得更遠(yuǎn)和尺寸較小,我們選擇ABS塑料作為小車的齒輪材料。ABS具有良好的綜合性能。沖擊強(qiáng)度高,即使在低溫下也不會(huì)快速降低,表面硬度高,有良好的耐磨性和加工藝性。絕緣性、尺寸穩(wěn)定性也較好,但耐候性差,耐熱性不夠高。在機(jī)械工業(yè)中可制作齒輪、葉輪、設(shè)備外殼,化工設(shè)備的各種容器、管道等,電器工業(yè)中的儀表、設(shè)備的各種配件等以及航空、運(yùn)輸工業(yè)都得到應(yīng)有。原動(dòng)輪的大小及繞線圈數(shù)原動(dòng)輪中間的直徑mm于是,繞線圈數(shù)〔圈小車的行走總位移和小車走"8"的個(gè)數(shù)N=mm=14.91828m。<個(gè)軸承的選擇根據(jù)軸承中的摩擦性質(zhì)的不同,可把軸承分為滑動(dòng)摩擦軸承〔滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)摩擦軸承〔滾動(dòng)軸承兩大類。此無碳小車選用滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代化機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一,它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。如果僅按軸承用于承受的外載荷不同來分類時(shí),滾動(dòng)軸承可以概括地分為向心軸承、推力軸承、和向心推力軸承三大類。主要承受徑向載荷的軸承叫做向心軸承,其中有幾種類型可同時(shí)承受不大的軸向載荷；只能承受軸向載荷的軸承叫做推力軸承,推力軸承中與軸頸配合在一起的元件叫軸圈,與基座孔配合的元件叫做座圈；能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的軸承叫做向心推力軸承。此設(shè)計(jì)中由于尺寸較小,且主要承受徑向載荷,我們選擇采用儀器儀表軸承<深溝球軸承>。材料選用鋁基軸承合金。第四章小車能耗分析4.1小車能量轉(zhuǎn)換過程驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪動(dòng)能原動(dòng)輪動(dòng)能重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪動(dòng)能原動(dòng)輪動(dòng)能重力勢(shì)能轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向4.2小車的能量小車是通過中1kg的重物下降40cm的重力勢(shì)能來驅(qū)動(dòng)的。經(jīng)查表得：重物通過定滑輪下降的機(jī)械效率為,線與原動(dòng)輪間的傳遞系數(shù)為,齒輪間的傳遞效率。因此小車部的能耗系數(shù)。因此,驅(qū)動(dòng)小車的實(shí)際能量為。小車的總質(zhì)量2.2kg滾動(dòng)摩擦系數(shù)經(jīng)查表為.因此小車消耗的能量.小車部產(chǎn)生的力矩：產(chǎn)生的扭矩〔其中是考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)設(shè)一個(gè)后輪承受的壓力占總重量的,前輪承受的壓力占總重量的。則小車的轉(zhuǎn)矩,于是。由于,所以。第五章總結(jié)和體會(huì)通過這次無碳小車的課程設(shè)計(jì),在準(zhǔn)備過程和方案設(shè)計(jì)過中