无碳小车S型山东一等奖结构设计报告

-1-第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛结构设计报告总4页第1页产品名称：无碳小车编号刘亚运陈建强王昌省1、设计概述根据比赛要求，为实现小车自动绕桩避障这一功能，需要考虑以下因素：1.根据小车功能设计要求（小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物），小车前进的路线具有一定的周期性；考虑到小车转向时速度有损失，小车前进的线路是命题设计要求的最优解；2.结构尽量简单，以节约能源，同时需要降低重心以保持其稳定性；3.鉴于运动过快可能会使精度降低并浪费能源，故宜适当设置其传动比。2、设计方案1.动力源：将重物固定于绳子上，绳子系在轴1上，重物下落拉动轴1转动，通过齿轮啮合驱动轴2，进而使小车前进；2.差速部分：当重锤下落时，通过滑轮轴连接线驱动大齿轮转动，带动驱动轴回转，并通过传动齿轮带动后轴回转。由于小车在前进时要走S形路线，在转弯时内侧的车轮与外侧的车轮转速不一样，后面两个轮子走过的距离不同，因此两个后轮上采用了不同的连接方式，其中一个后轮随轴转动，而另一个后轮在轴上空转，从而实现差动；同时通过简单计算应用调心轴承（轴承代号1026）进行微调；3.前轮转向部分：轴1的齿轮上凸起与连杆1形成铰链接，随着齿轮1转动，驱动杆周期性往复运动；前轮伸出端与连杆2形成铰链接，随着杆的往复运动进而实现周期性转向；连杆1与连杆2通过万向节联轴器链接，通过两个旋转自由度适应前轮伸出传动部分-2-端轴向周期往复运动带来的尺寸变化；万向节联轴器能够有效实现扭矩传递；4.基于此设计，小车以正弦曲线的方式向前运动，实现避障功能；5.调整部分：在连杆处增加微调结构，从而为以后的调试提供方便；装订线学校名称：山东大学工程训练中心-3-第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛结构设计报告总4页第2页产品名称：无碳小车编号小车各个部分的关系为sindl、llarcsin、212112rRrtRrrtRs、其中r1、r2，1、2为前后齿轮的半径和速，d为前齿轮旋钮的位置，由此可得Rrsr12sinldarcsin、sinlarcsin21drRrs，对其进行微分dllrRrs22221sind-11，其在前进方向的积分为障碍长度。从而得到主要零件的设计尺寸：前轴：φ6ｍｍ，后轴φ16ｍｍ前轮：φ40ｍｍ，宽度8ｍｍ，后轮φ150ｍｍ大小齿轮齿数比为5：1，大齿轮齿数为Z1=50，小齿轮为Z2=10，模数m=1。装订线学校名称：山东大学工程训练中心-4-装订线学校名称：山东大学工程训练中心-5-装订线学校名称：山东大学工程训练中心