机械原理课程设计Word文件下载.docx
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图1：
无碳小车示意图
要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量来源。
要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。
要求竞赛小车在前行时能够自动交错绕过赛道上设置的障碍物。
障碍物为直径20mm、高200mm的多个圆棒，沿直线等距离摆放。
以小车前行的距离和成功绕障数量来综合评定成绩。
见图2。
图2：
无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图
二机构运动简图及设计方案
机构运动简图：
具体设计方案：
由于小车的运动轨迹为下图所示
我们利用了最简单的齿轮连杆机构设计小车的行走与转向，利用齿轮啮合传动实现小车移动；
利用曲柄连杆实现前轮转向。
小车运动过程分析简图：
三、基础数据（参数）
重物下降速度V
滑轮半径R0
驱动轮半径R
驱动轮角速度ω
齿轮1角速度ω1
齿轮1齿数z1
齿轮1模数m1
齿轮2齿数z2
齿轮2模数m2
齿轮2角速度ω2
后轮角速度ω后
出动比i=1/3
曲柄A长度A
滑动推杆B长度B
摇杆C长度C
四．完成设计所用方法及原理简单说明
设计总图如图所示：
如图示，滑轮上的绳一端连接重物，一端连接驱动轴。
重物下降带动驱动轴转动，通过齿轮传动带动后轮转动。
驱动轴另一端连接曲柄摇杆机构，摇杆机构推动小车方向改变，在小车行走的同时进行转弯控制，以此实现小车走S形路线其中后轮为驱动轮，前轮为导向轮。
1、原动机构
滑轮细线的一端连接重物，一段系在驱动轴上。
重物下落拉动滑轮上的细线，细线拉动驱动轴转动。
2传动机构
大齿轮1套在驱动轴的一端，与后轮轴上的小齿轮2啮合。
驱动轴转动，齿轮1转动，齿轮1带动齿轮2转动。
3行走机构
通过传动装置，位于后轮轴上的齿轮B转动，带动后轮轴转动，后轮轴带动后轮转动。
4转向机构
曲柄A
驱动轴的另一端为曲柄圆盘，由圆盘上适合位置确定曲柄A；
在圆盘曲柄A位置上挂接滑动推杆B；
曲柄A自身做圆周转动并在与滑动推杆B的套接处上下滑动。
滑动推杆B
固定推杆B使其只能在确定的水平上前后滑动，曲柄A的转动带动滑动推杆B的前后滑动。
摇杆C
滑动推杆前后滑动以此推动摇杆C的摆动。
摇杆C的摆动带动前轮转弯。
5.微调机构
设计中的驱动轮形状为曲线，我们可以通过调节悬挂重物的线的位置，改变驱动轮的角速度，从而改变传动轮的线速度，最终改变后轮的线速度即小车的行驶速度和行驶路程幅度，从而保证小车绕过障碍物。
6.机架
用于固定驱动轴，后轮轴，连接前轮。
5.必要的计算公式及所用程序
如图所示传动机构为曲柄摇杆机构：
则必须满足a+b≤c+d,又由于b=d，则a≦c。
由前面可知，小车的y与x坐标满足y=p*sin（3.14*x）
则
=p*3.14*sin（3.14*x）
则最大角度为tanθ=p*3.14≦a/c
令p=0.2
则tanθ=0.628满足。
令A=30mm，B=120mm则tan（0.628）=A/C
即有C=41mm
则小车的行走路程为s=
=2.4
ω1=ω2
ω1=ω2×
i
小车走一个周期，曲柄圆盘转一周。
一周期之间为T。
T=2π/ω1
V后=ω2×
R后=S/T
已经设定i=1/3
即有R后=127mm
传动部分：
假定小车行驶一个周期T，滑轮转一周，令R=15mm
则有R0=R=15mm
令m1=m2=1.5，z2=20，z1=60
即有d1=90mm,d2=30mm
推杆路程关系式:
L=A*sinβ
β=ω1*t
ω1=ω2*i
t=s\V；
V=ω2*R
L=A×
sin（ω1t）
即有L=A×
sin（S×
i\R）
摇杆转动角度关系式θ=f（x）:
tanθ=（A/C）sin（ω1t）
θ=arctan（L/C）
即有θ=arctan（A×
sin（s×
i\R）÷
C）
六．自编程序及框图
#include<
iostream>
cmath>
usingnamespacestd;
voidmain（）
{
floata,b,h,s,l,q,y;
intn,i;
doublef（doublex）;
a=0;
cout<
<
"
输入积分上限：
;
cin>
>
b;
n=100000;
h=（b-a）/n;
s=f（a）*h;
for（i=0;
i<
n+1;
i++）
{
s=s+f（a+i*h）*h;
}
l=0.03sin（2.625*s）;
q=atan（0.024*l）;
y=0.2*cos（3.14*b）;
s<
endl;
l<
q<
y<
}
doublef（doublex）
doubley,pi=3.1415926;
y=sqrt（pow（0.2*pi*sin（pi*x）,2）+1）;
returny;
7．用表格列出计算结果并给出主要曲线
八．对结果进行分析讨论
在设计与计算过程中，我们实验了多个小车模型，最后发现，齿轮连杆机构最为简单和可靠，由于马虎和各种原因，是我们设计的小车零件不能被装配，因此必须一次次改动，并重新画图，这也使我们必须要有严谨的科学精神，最后，经过严格的计算，，我们设计的小车不能只能越过6个障碍物，这离我们的期望相差较远，但由于时间紧迫，只能希望之后再进行改进另外，由于不会使用matlab等软件，使得我们无法直接生成图像，只能通过vs编程输出数据后，通过excel通过很多点形成图像。
九．列出主要参考文献
1.[机械原理课程设计］王淑人
2.［高等数学］同济大学出版社
3.［机械原理］西北工业大学
4.［Solidworks机械设计一册通］零点工作室
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