无碳小车设计说明

1、作品设计说明书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、行走机构五个模块，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、原动机构采用了带轮轴、传动机构采用带轮、转向机构采用凸轮机构、 行走机构采用双轮驱动。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

2、育能运动学分析和动力学分析进而得出了小车的具体参数,和运动规律y以及确定凸轮的轮廓曲线；接着应用Solidwork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、力口工工艺、成本等。小车大多零件是标准件，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。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彳聿同时确定小车最优的 参数。关键字： 无碳小车 参数化设计 软件辅助设计61；.s9.wQwlww寸o %seso.o寸 L.O.L.JogwLoOL.ss川6

3、ss.6.5F5Ng.51 ONg.f f8.Mw-N9.WWH9.wme芝寸l9.w44wwwwLp.钱弗44善工&Lp.SI-42bgiMM4.3/b宣dM202Q5.1/b臺lw.20.5.2/b10,y为两后轮间距%l两个障碍物间距，7001300% fxO1,fxQ分别为fxO的一阶导，二阶导fx01=r0*pi*si n(pi*xO/l)/l;fx02二rO*(p22)*cos(pi*xO/l)/(l八2);r=(1+(fx01A2)A(3/2)/fx02;end小车前轮转角计算：fun cti on theta = ftheta(r,x )%thetaj、车前轮车专角(假

4、定左转为正)%小车路径上某点的曲率半径%前轮轴与后轮轴间距theta二ata n(x/r);end小车行驶一个周期的路程计算：function LC = fLC(rO,l)%运用第一类曲线积分，当被积函数为1时，即求曲线长度%r0零点处曲线的纵坐标，r0-y/210,y为两后轮间距%l两个障碍物间距，7001300%LC|、车行驶一个周期的路程xO二sym(xO);%r0二sym(rO); I二sym(使结果带有r0和I这两符号f=sqrt（1+r0A2*piA2*（si n（卩“限0）八2/（1八2）;LCHin23Lodoub_e(LC辽疑油矣end峯臺霉BH11809蚩-3wwa产700

5、13005巴50八鬧的浮B35y/2vlowf_twXH200 八3|苗可苗暫 EyTH3q%yI4可亲rH-10八毒帼回血X1H7NX2H7N1愛旺2西寄X3H409询)3WmaxDe-arXTHX-rrjmaxDe-s-%xa3+兴wxT*fora-phaHOooos2*piXOHa-pha*/prrufrxOJO)八theta二ftheta(r,x);Delta二fDelta(theta,yT);TL=rj+maxDelta+Delta;n( i)二alpha;m(i)=TL;i=i+1;%hold on;%polar(alpha,TL描点法画出凸轮轮廓%plot(x0,Delta)查看

6、Delta推杆伸长缩短量)随x0变化而变化的情况%plot(xO,theta)查看theta(前轮转角)随x0变化而变化的情况%hold off;endpolar( n, m);%axis equal;描点时，使横纵坐标单位间距相等3.2 参数确定单位：mm前轮轴与后轮轴间距x=200导向杆长x=30凸轮基圆半径R=10凸轮轴（轴1）与前轮轴水平间距x=80轴1与轴2间距x=72轴2与轴3间距x=483.3 零部件设计1需加工的零件：a.驱动轴、传动轴b.车轮c轴承座d.底板e.凸轮2.可购买的标准件：内圈10的深沟球轴承、7个不同弹性模量弹簧、M8方形内六角螺栓3.部分加工零件二维图130,

7、00OO& &aQQ0000smoo000Ohlo oo o3.3.G Go o次30000创o oo oJ.J.2$ $,2,2aoo8OU024.00夕卜捞100,00后轮 2 个3.4小车运动仿真分析为了进一步分析本方案的可行性，我们利用了Solidworks进行了 动态仿真。四小车制作调试及改进4.1小车制作流程4.2小车调试方法小车的调试是个很重要的过程,有了大量的理论依据支撑，还必须用大量的 实践去验证。小车的调试涉及到很多的内容，女口车速的快慢，绕过障碍物, 小车整体的协调性等。(1) 小车的速度的调试：通过小车在指定的赛道上行走，测量通过指定点 的时间，得到多组数据，从而得出小车行驶的速度，通过试验，发现小车后 半程速度较快，整体协调性能不是太好，于是车小了绕绳驱动轴，减小过大 的驱动力同时也增大了小车前进的距离。(2) 小车避障的调试：虽然本组小车各个机构相对来说较简单，但损耗能 量稍多，同时避障也不是很好，可以通过改变摇杆与凸轮的接触实现微量调 节。4.3小车改进方法1纟吉构优化：为了提高能量的利用效率，在不影响使用条件的情况下， 可以削减不必要的部分。2机构优化：为了提高能量的转换效率，在稍微增加成本的情况下，可以考虑使用齿轮传动。五评价分析5.1小车优缺点优点：(1)小车机构简单，加工制作方便；(2)采用塑