第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛.docx

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第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛

第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛

结构设计报告

总15页

第1页

产品名称：

无碳小车

编号：

805

王叶枫

1、设计概述

为实现小车绕桩走八字轨迹的功能，设计时将方案划分为轨迹设计，转向机构，动力传动模块，微调模块四部分。

1.轨迹近似为等径的两外切圆，切点变向。

2.转向为双轮变向，四连杆机构联动。

3.动力为重物牵引尼龙绳，带动后轮，传动为减速齿轮及凸轮机构，推动连杆进行变向控制。

4.微调采用螺栓螺纹固定模式。

综上，以较精简的机构实现预定目标，具有较高的传动效率以及可实现性。

2、设计方案

1.设计目标：

小车的目的在于实现预定轨迹，侧重轨迹的稳定性以及低损耗。

2.设计要求：

轨迹的设计应侧重易于实现，结构的设计应就简，车体的布局应侧重保持重心，并且还应具备微调模块用以调节轨迹。

3.整体图示：

4.方案介绍：

以下，将就轨迹设计，转向机构，动力传动模块，微调模块四方面进行方案介绍。

轨迹设计：

绕8字大致可分为三种轨迹，一种为两相外切的圆，第二种为两圆及其内公切线，第三种为正弦8字。

其中，外切圆需一次变向，第二种需四次变向，正弦轨迹导向轮方向时刻变化。

为简化机构，我们将轨迹定位外切圆

式。

转向机构：

为解决单导向轮容易出现的驱动轮差速计算困难的问题，我们采用双导向轮，单驱动轮的模式。

原理如图。

动力传动：

动力为下落的重物，经尼龙绳带动驱动轮的轴转动，推动小车前进。

采用齿轮减速及凸轮将转动转化为平动，推动导

向轮的连杆，进行变向的控制。

微调模块：

为了提高小车的适应性，需要有微调模块便于其轨迹的调整。

微调主要集中在推动杆的长度上，采用螺纹配合，通过

旋入螺纹的深度调节，进而改变其轨迹。

装

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无碳小车

编号：

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3、设计结果

以下分模块就较为重要的数据进行简介。

1．基本参数：

1.轨迹设计：

由于凸轮的过渡，轨迹并非标准的两圆。

其中的曲线过渡使两圆圆心距增大，有利于小车的绕杆运行。

200述或关注点的摘要。

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2.传动设计

1　驱动轮转7圈，凸轮转1圈。

齿轮机构传动比i=7；

2　大轮直径120mm，一周期内8字总周长2638.9mm；

3　尼龙绳绕于驱动轮轴上，轴上设有启动锥度，如图，理论上可绕行7个周期。

3.转向连杆设计

三个轮共圆心。

保证转向无侧滑，保证轨迹精准。

tantβ=L/（R圆/2）=180/135

β=53.1`

同理α=32.28`

杆长L1=L2=30mm

L3=120mm

4.车身设计

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本方案优势与创新:

（1.）具备的优势

1）结构合理：

小车的整体由三个模块组成，各个模块工作互不干涉。

2）设计巧妙：

转向机构灵敏，能够适应不同间距的跑道。

3）计算准确：

通过三维模拟以及建立相关的数学模型进行精密的计算得出轨迹。

4）制作简单：

小车零部件设计按照相关机床条件进行设计，易加工易装配。

5）材料成本低：

小车材料选取遵循满足使用要求的条件下越经济越好的原则进行选择，整体费用不高。

6）调试周期短：

小车轨迹于电脑上已经模拟，在此基础上进行调试方便快捷。

7）性能优越：

小车完成大赛规定动作良好，在比赛中显示出一定的稳定性。

8）微调机构众多：

小车结构上共有三处微调机构，能够在轨迹不理想的情况下调整进行校正。

9）理论与实践高度结合：

我们不仅在理论设计和计算上略胜一筹，在装配以及调试中也能坚持到底，不断探索不断改进以求达到最多最远最稳定的效果。

（2.）创新点：

1）利用多处微调，适应不同场地。

2）底板设计很低，降低重心提高稳定性。

3）结构上左右对称，达到左右转向稳定。

4）结构模块化，易于整体互换及调试。

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3、典型零件加工工艺

（1）驱动轴工艺：

1）毛胚：

φ14×80mm

2）材料：

铝合金

3）粗加工：

a）粗车：

i.使用机床型号：

C6132

ii.夹具：

三爪卡盘

iii.量具：

游标卡尺，千分尺，百分表

iv.刀具：

硬质合金车刀

v.切削用量：

Vc=750r/minap=2mm进给量f=0.3mm/r

4）精加工：

a）精车：

i.使用机床型号：

C6132

ii.夹具：

三爪卡盘

iii.量具：

游标卡尺，千分尺，百分表

iv.刀具：

硬质合金车刀

v.切削用量：

Vc=980r/minap=0.2mm进给量f=0.03~0.04mm/r

vi.切削液：

乳化液

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（2）前后轮工艺：

1）毛胚：

200×200×8mm

2）材料：

铝合金

3）粗加工：

a）数铣

i.使用的数控铣床型号：

XKA714数控铣床

b）粗车

i.使用机床型号：

C6132

ii.夹具：

三爪卡盘

iii.量具：

游标卡尺，千分尺，百分表

iv.刀具：

硬质合金车刀

v.切削用量：

Vc=750r/minap=2mm进给量f=0.3mm/r

4）精加工：

a）精车：

i.使用机床型号：

C6132

ii.夹具：

三爪卡盘

iii.量具：

游标卡尺，千分尺，百分表

iv.刀具：

硬质合金车刀

v.切削用量：

Vc=980r/minap=0.2mm进给量f=0.03~0.04mm/r

vi.切削液：

乳化液

装

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