1、 1 摘要摘要 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。 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
2、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 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。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
3、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。 关键字关键字：无碳小车 参数化设计 软件辅助设计 微调机构 灵敏度分析 2 目录目录 摘要. 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 一 绪论. 4 1.1 小车功能设计要求 4 1.2 小车整体设计要求 4 1.3 小车的设计方法 5 二 方案设计. 6 2.1 车架 8 2.2 原动机构 8 2.3 传动机构 9 2.4 转向机构 9 2.5 行走机构 . 11 2.6 微调机构 . 12 三 技术设计. 13 3.1 建立数学模型及参数确定 . 13 3.1.1 能耗规律模型 . 13 3.1.2 运动学分析模型
4、 . 15 3.1.3 动力学分析模型 . 19 3.1.4 灵敏度分析模型 . 22 3.1.5 参数确定 . 23 3.2 零部件设计 . 24 3.3 整体设计 . 26 3.3.1 整体装配图 . 26 3.3.2 小车运动仿真分析 . 27 3 四 小车制作调试及改进 27 4.1 小车制作流程 . 27 详见工艺分析方案报告. 27 4.2 小车调试方法 . 27 4.3 小车改进方法 . 28 五 评价分析 28 5.1 小车优缺点 . 28 5.2 自动行走比赛时的前行距离估计 . 29 5.3 改进方向 . 29 六 参考文献 29 七 附录 30 7.1 装配图 . 30
5、7.2 耗能分析程序 . 34 7.3 运动学分析程序 . 35 7.4 动力学分析程序 . 37 7.5 灵敏度分析程序 . 39 4 一一 绪论绪论 1.11.1 小车功能设计要求小车功能设计要求 给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机 械能并可用来驱动小车行走的装置。 该自行小车在前行时能够自动避开赛道上 设置的障碍物（每间隔 1 米，放置一个直径 20mm、高 200mm 的弹性障碍圆棒） 。 以小车前行距离的远近、以及避开障碍的多少来综合评定成绩。 给定重力势能为 5 焦耳（取 g=10m/s2） ，竞赛时统一用质量为 1Kg 的重块 （5065 mm，普通
6、碳钢）铅垂下降来获得，落差 5002mm，重块落下后， 须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。 要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得， 不 可使用任何其他的能量形式。 小车要求采用三轮结构（1 个转向轮，2 个驱动轮） ，具体结构造型以及材 料选用均由参赛者自主设计完成。要求满足：小车上面要装载一件外形尺寸 为6020 mm 的实心圆柱型钢制质量块作为载荷，其质量应不小于 750 克； 在小车行走过程中，载荷不允许掉落。转向轮最大外径应不小于30mm。 1.1.2 2 小车整体设计要求小车整体设计要求 小车设计过程中需要完成：机械设计、工艺方案设计、经济成本分析和 工程管理方案设计。命题中的工程管理能力项要求综合考虑材料、加工、制造 成本等各方面因素，提出合理的工程规划。设计能力项要求对参赛作品的设计 具有创新性和规范性。 命题中的制造工艺能力项以要求综合运用加工制造工艺 知识的能力为主。 5 1.1.3 3 小车的设计方法小车的设计方法 小车的设计一定要做到目标明确， 通过对命题的分析我们得到了比较清晰 开阔的设计思路。作品
