精品中职 机械基础（汽车专业）案例03 无碳小车.docx

无碳小车无碳小车是以4焦耳重力势能为唯一能量的、具有连续避障功能的三轮小车，实现了真正意义上的无碳。小车采用的摆杆机构由传统的刚性杆改为柔性绳索，小车控制转弯更省力，躲避障碍物的周期更容易实现与控制，同时降低了整车重量。利用有机玻璃作为轮子，易于实现差速，且降低了轮子与地面之间的摩擦系数。整体构造简单，摩擦损耗小，效率高，较容易制造安装。方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成,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、微调机构六个模块，进行模块化设计。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底板式、原动机构采用了锥形轴、传动机构采用齿轮或没有该机构、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。技术设计阶段我们先对方案建立数学模型进行理论分析。借助MAT1AB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。接着应用PROE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。小车大多是零件是标准件、可以购买。同时除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多数都可以通过手工加工出来。对于塑料会采用自制的电锯切割。因为小车受力都不大，因此大量采用胶接，简化零件及零件装配。调试过程会通过微调等方式改变小车的参数进行试验，在试验的基础上验证小车的运动规律同时确定小车最优的参数。原动机构的作用是将重块的重力势能转化为小车的驱动力。能实现这一功能的方案有多种，就效率和简洁性来看绳轮最优。小车对原动机构还有其它的具体要求。1 .驱动力适中不至于小车拐弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。2 .到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小避免对小车过大的冲击。同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，重块本身还有较多动能未释放能量利用率不高。3 .由于不同的场地对轮子的摩擦摩擦可能不一样在不同的场地小车是需要的动力也不一样。在调试时也不知道多大的驱动力恰到好处。因此原动机构还需要能根据不同的需要调整其驱动力。4 .机构简单，效率高。传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等。（1）不用其它额外的传动装置直接由动力轴驱动轮子和转向机构此种方式效率最高、结构最简单。在不考虑其它条件时这是最优的方式。（2）带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但其效率及传动精度并不高。不适合本小车设计。（3）齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定但价格较高。因此，在第一种方式不能够满足要求的情况下优先考虑使用齿轮传动。转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件。同时还需要有特殊的运动特性。能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。能实现该功能的机构有：凸轮机构+摇杆、曲柄连杆+摇杆、曲柄摇杆、差速转弯等等。