无碳小车设计书 - 图文

陕西理工大学

无 碳 小 车 设 计 说 明

书

产品名称：重力驱动式无碳小车（s型）

设计团队：小组成员：机自1505胡勇基、虎豹指导老师：马聪玲

能源1501雷钰 陕西理工大学——机械训练中心

目录

无碳小车设计说明书 ....................................................................................................................... 1 摘要................................................................................................................................................... 3

（1）本届竞赛主题 ................................................................................................................. 5 （2）竞赛命题 ......................................................................................................................... 5 （3）小车整体设计要求 ......................................................................................................... 6 （4）竞赛项目 ......................................................................................................................... 6 一、方案设计 ................................................................................................................................... 8 二、小车模块 ................................................................................................................................. 12

（1）原动机构 ....................................................................................................................... 12 （3）车身 ............................................................................................................................... 14 （4）转向机构 ....................................................................................................................... 15 （5）微调机构 ....................................................................................................................... 17 （6）行走机构 ....................................................................................................................... 19 三、评价分析 ................................................................................................................................. 20

（1）小车优缺点 ................................................................................................................... 20 （2）自动行走比赛时的前行距离估计 ............................................................................... 20 （3）改进方向 ....................................................................................................................... 20 四、技术设计 ................................................................................................................................. 21

（1）建立数学模型及参数确定 ........................................................................................... 21 （2）能耗规律模型 ............................................................................................................... 21 （3）运动学分析模型 ........................................................................................................... 23 （4）动力学分析模型 ........................................................................................................... 27 （5）灵敏度分析模型 ........................................................................................................... 29 （6）参数确定 ....................................................................................................................... 30 五、小车制作调试及改进 ............................................................................................................. 31

（1）零部件设计 ................................................................................................................... 31 (2)小车制作流程 ................................................................................................................... 33 (3)小车调试方法 ................................................................................................................... 33 (4)小车改进方法 ................................................................................................................... 33 六、小车建模图片一览 ................................................................................................................. 34

（1）爆炸图 ........................................................................................................................... 34 （2）小车底板设计图一览 ................................................................................................... 35 （3）底板尺寸寸一览图 ....................................................................................................... 36 （4）小车主要零件 ............................................................................................................... 37 七、参赛感想 ................................................................................................................................. 38

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摘要

第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题为“无碳小车越障竞赛”。在设计小车过程中特别注重设计的方法，力求通过对命题的分析得到清晰开阔的设计思路；作品的设计做到有系统性规范性和创新性；设计过程中综合考虑材料 、加工 、制造成本等给方面因素。我们借鉴网上许多资料；采用了SolidWorks2016、AutoCAD2008等辅助设计。

我们把小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试。通过每一阶段的深入分析、层层把关，是我们的设计尽可能向最优设计靠拢。目前我们正处在第一二阶段的过渡期。

我们团队在程老师的动员之后，以及马聪玲老师的指点下，主要对三维软件进行了初步学习。现已经可以完成简单的零件设计，工程图绘制，以及装配体的各个零件间的约束，现在已经可以完全将无碳小车以三维建模方式表达出来。

在动员中，白老师与程老师讲了许多案例和方案设计阶段根据小车功能要求。我查阅资料根据机器的构成（原动机构、传动机构、执行机构、控制部分、辅助部分）把小车分为车架 、原动机构 、传动机构 、转向机构 、行走机构 、微

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调机构六个模块，进行模块化设计。

车身、底盘、车架设计 传动机构 微调机构 原动机构 无碳小车 转向机构

分别针对每一个模块进行多方案设计，通过综合对比选择出最优的方案组合。我们的方案为：车架采用三角形加矩形板结合的板式、原动机构采用了锥形纺线轮轴、传动机构采用齿轮机构、转向机构采用曲柄连杆、行走机构采用单轮驱动实现差速、微调机构采用微调螺母螺钉。其中转向机构利用了调心轴承、关节轴承。

技术设计阶段我们参考了前人一些数据资料，先对方案建立数学模型进行理论分析，借助MATLAB分别进行了能耗规律分析、运动学分析、动力学分析、灵敏度分析。进而得出了小车的具体参数，和运动规律。应用SolidWorks软件进行了小车的实体建模和部分运动仿真。在实体建模的基础上对每一个零件进行了详细的设计，综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等。

小车大多零件是标准件、可以购买，像轴承，螺母，轴承座等学校采取统一购买的方式，节省了许多费用。同时除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外（比如车轮、小车底板等），大多数都可以通过手工加工出来。对于塑料(纺线

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