【好】新无碳小车说明书

1、.装订线安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第2章 工作原理和设计理论推导1. 总体构造 无碳小车模型主要由一个转向轮和两个驱动轮以及几个大小齿轮组成，其中小车中的转向轮，驱动轮，齿轮，支撑块，横杆，木板等如以以下图所示。 2. 整体构造的初步设定尺寸如下 驱动轮直径D=120mm 采用橡胶材料 转向轮直径d=30mm 采用橡胶材料 底板厚度e=5mm 采用木材3. 驱动轴及转向轴上轮子的定位介绍 驱动轮采用橡胶构造，轴嵌入轮中，采用过度配合，由于橡胶的弹性性能好，可以使轴得到纵向及横向的约束。 第3章.无碳小车设计的理路指导 3.1 小车的运动原理以及如何实现正余弦曲线1.小车的运动原理重物

2、的牵引带动原动轮轮的转动，原动轮的转动带动齿轮轮，再根据两齿轮之间的齿轮粘合带动驱动轮和齿轮的转动，带动齿轮盘的转动，从而使方向杆左右运动的同时，前后运动，杆的偏转，使得转向轮偏转，根据驱动轮轮和转向轮的合运动，小车就可以按照要求一边行走一边转弯。 梯形原动轮 2.梯形原动轮的原理1.在起始时原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。2.起动后，原动轮半径变小，转速进步，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。3.当物块距小车很近时，原动轮的半径再次变小，绳子的拉力缺乏以使原动轮匀速转动，但是由于物块的惯性，仍会减速下降，原动轮的半径变小，总转速比进步，小车缓慢减速，直到停顿，物块停顿下落，正好

3、接触小车。 初步启动时转矩大约是360N.mm，滚动摩擦力大约为F=320N.mm，小车可以正常起步。3.2 小车各个尺寸设计的推导： 无碳小车二维示意图根据题目中赛道宽度2m，以及每间隔1m，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒，以及赛道的大致行走道路如图四，我组拟定一些实际尺寸的大小以及推导 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图 考虑到要使小车的运动轨迹尽可能沿直线运动,绕过的障碍物越多,但又得考虑要使小车不碰到障碍物,经过我组在各方面的考虑,小车的宽度定为24cm, 底板M的厚度为5mm，小车的长度200mm，而转向轮的直径为30mm,经网上查得,橡皮轮胎与干地面之间的动摩

4、擦因素为0.71。根据运动轨迹道路，它须偏离直线方向35cm以及两圆柱障碍物的实际间隔 为98cm，我们采用Matlab软件模拟得E齿轮半径为10mm，齿轮盘半径为64mm，底板厚度为5mm，轴1和轴2直径为6mm，方向杆的长度为160mm，方向杆与齿轮盘的连接点的半径55mm， B齿轮的厚度为20mm，D齿轮的厚度为17mm，转向支撑块中孔的宽高大小为3-6mm，转向轮和驱动轮的宽度为1cm。 驱向轮所获得的摩擦阻力大约为6N,假定两驱向轮的直径为120mm,那么其转矩M=F*R=360N.m,由于该车子的运动根本上是匀速运动,所以同轴上的转矩相等,所以D齿轮的转矩也为60N.m,设其半径为

5、r ,那么B、D边缘所受到的力FD=FB=60/r ,所以D齿轮的转矩为MD=FD*RD=60R/r ,因为小车是匀速行使,所以物体下降也应该是匀速下降,A齿轮的转矩:MA=mg*RA=10*10=100N.m,又根据同一轴上转矩相等,所以B的转矩:MB=MA=100N.m,得RB/rD=3.6。如何实现正余弦曲线重物的牵引带动原动轮轮的转动，原动轮的转动带动齿轮轮，再根据两齿轮之间的齿轮粘合带动驱动轮和齿轮的转动，带动齿轮盘的转动，从而使方向杆左右运动的同时，前后运动，杆的偏转，使得转向轮偏转，根据驱动轮轮和转向轮的合运动，小车就可以按照要求一边行走一边转弯。方向杆转动一个周期，小车的转向轮

6、同时也转动了一个周期。 通过运用matlab计算结果及模拟得到，其行进的道路大体是呈一正玄曲线 Y=0.35sinx 求导得到在每个位置的转角的正切大小： Y=0.35cosx ；我们可以得到前轮的最大转角为36° 第3章.转向机构的设计 转向机构简图 采用凸轮推杆转向机构4.1 自由度的计算 平面机构自由度，由于在平面机构中，各构件只做平面运动，所以每个自由机构只具有三个自由。而每个平面低副转动副和挪动副个提供两个约束，每个平面高副只提供一个约束。设平面机构中共有n个活动构件机架不是活动构件，在个机构件尚未用运动副连接时，它们共有3n个自由度。而当个机构用运动副连接之后，设共有P1

7、个低副和Ph个高副，那么它们提供2P1+Ph个约束，故机构的自由度为 F=3n-2P1+Ph 机构简图 F=3n-2P1+Ph=1得出此机构的运动可以实现。4.2 齿轮传动根据本机构选择直尺圆柱齿轮传动。4.24. 齿轮的尺寸计算齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径孔径b齿宽第5章 计算1.齿轮设计(1) 、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 1按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 传动简图 2、此装置运转速度不高，应选用7级精度。3、材料选择。齿条材料为40钢常化，硬度为200HBS，齿轮材料为ZG310-570硬度为160HBS，二者材料硬度差为40HBS。4、齿轮齿数z1=17 z

8、2=z1*3.6=612 初步设计齿轮主要尺寸 1 设计准那么:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 2 按齿面接触疲劳强度设计，即 1> 确定公式内的各计算数值.试选载荷系数。.计算小齿轮传递的转矩 .由?机械设计?表10-7选取齿宽系数。.由?机械设计?表10-6查得材料的弹性影响系数。.由?机械设计?图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。.计算应力循环次数假设的转速为240r/min.由?机械设计?图10-19取接触疲劳寿命系数；。.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,平安系数S=1 2>.计算. 试算小齿轮分度圆直

9、径，代入中较小的值。 .计算圆周速度。 .计算齿宽。.计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 .计算载荷系数 根据，7级精度，由?机械设计?图10-8查得动载系数； 直齿轮，； 由?机械设计?表10-2查得使用系数； 由?机械设计?表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称分布时，； 由，查?机械设计?图10-13得 故载荷系数.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 .计算模数 3.按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 1>.确定公式内的各计算数值.由?机械设计?图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；.由?机械设计?图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；.计

10、算弯曲疲劳许用应力； 取弯曲疲劳平安系数 S=1.4，有 .计算载荷系数； .查取齿形系数；齿形系数YFa及应力校正系数zzv17181920212223242526272829YFa2.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.572.552.53YSa1.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.62zzv303540455060708090100150200YFa2.522.452.402.352.322.282.242.222.202.182.142.122.06YSa1.6251.651.

11、671.681.701.731.751.771.781.791.831.8651.97 注：1基准齿形的参数为=20° 2对内齿轮：当=20° 由表查得；.查取应力校正系数；由表查得；.计算大、小齿轮的并加以比较； 大齿轮的数值较大。.设计计算 比照计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮的模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载才能，而齿面接触疲劳强度所决定的承载才能，仅与齿轮直径即模数与齿数的乘积有关，可取由弯曲强度算得的模数0.48并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数，取。 4.几个尺寸计算

12、1>.计算分度圆直径 2>.计算中心距 3>.计算齿轮宽度 取，。各齿轮的参数如下：B齿轮 Z=33 分度圆直径D=16.5mm 模数m=0.5 齿轮宽度D齿轮 Z=119 分度圆直径D=59.5 模数m=0.5 齿轮宽度 由于转轴中的小齿轮假设满足弯曲及疲劳强度的话，同轴上的其他齿轮无需进展强度校核，设定其他齿轮参数如下：E齿轮 Z=24 分度圆直径D=20mm 模数=1.25 齿轮宽度B=8mmF齿轮盘 Z=113 模数=1.25 齿轮宽度B=8mm 2.能量利用率及效率的计算1.本设计的能量转换道路如下重力势能原动轮动能齿轮动能驱动轮转动 转向轮转向其中转换的步骤越少，其能量的损失越小。2. 效率分析小车的总效率，包括机械传动效率和能量转化效率本设计中重物的下降时匀速的绳带动原动轮转动，可看做带传动效率 =0.95齿轮传动从齿轮设计的角度讲，影响齿轮传动效率的因素主要是啮合角的大小和齿根滑动率的大小。另外，齿轮加工精度、齿面粗糙度、装配等，都可以影响到齿轮传动效率的。=0.98得出其机构的总机械率大约为=0.823.最远间隔 的计算根据途径图科的小车在1/4个周期里面，