益智循迹机械小车说明书

装订装订线线2012国家级大学生创新创业计划益智循迹机械小车设计说明书设计：指导老师：二〇一三年六月摘要本设计以机械能为动力源，设计开发一种可以按一定轨迹行进的机械小车，通过机械装置的调整与操作可直观的展示机械能量转化、能量守恒、机械传动原理的奥秘，开发智力，培养其对机械设计的兴趣。根据益智循迹机械小车基本功能，将其分为能量转换机构、传动机构、转向机构、微调机构四个模块进行设计开发。能量转换机构采用了发条、绕线轮的结构组成，将弹簧的弹性势能转化为动能驱动小车运动；传动机构采用了直齿圆柱齿轮传动，并基于齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度对齿轮的有关参数设计，同时为了降低成本，在设计的过程中，利用UG软件对齿轮进行了运动仿真；转向机构是小车设计的核心，采用齿轮+凸轮的传动方案控制小车转向，完成避障行走；微调机构采用螺母、丝杠的微调方案弥补零件加工、装配的误差，从而使益智循迹机械小车达到按照预定的轨迹避障行走、找到最佳起跑点的目的使用者通过观察样机的工作原理，并亲手调试，改变小车的可调变量，观察其行走规律，从而以游戏的形式锻炼了操作者的动手能力，使人们获得身心健康，增强自身的逻辑分析能力，和思维敏捷性。而且娱乐性也十分强。关键字：益智微调机构转向机构传动机构AbstractThedesignofthemechanicalenergyasapowersource,mechanicaldesignanddevelopmentofacarcantravelinacertainpath,throughtheadjustmentandoperationofmechanicaldevicecandirectlydisplaythemechanicalenergyconversion,energyconservation,mechanicaltransmissionprincipleofmystery,intellectualdevelopment,cultivateinterestonitsmechanicaldesign.Accordingtothebasicfunctionofeducationaltrackingmachinerytrolley,whichisdividedintotheenergyconversionmechanism,transmissionmechanism,turntothefourmodulemechanism,adjustmentmechanismfordesignanddevelopment.Theenergyconversionmechanismadoptswinding,thewindingwheelstructure,theelasticpotentialenergyofthespringisconvertedtokineticenergydrivingcarmovement;thedrivemechanismadoptsgeartransmission,andbasedonthetoothsurfacecontactfatiguestrength,theparameterdesignoftoothrootbendingfatiguestrengthofgear,atthesametimeinordertoreducethecost,intheprocessofthedesign,togeararesimulatedbyusingUGsoftware;thesteeringmechanismisthecoreofcardesign,thetransmissiongearandcamcontrolcarsteering,completeavoidancewalking;adjustmentmechanismbytrimmingnut,screwupprogramerrorpartsprocessing,assembly,sothatthepuzzletrackingmachinerytrolleyachieveaccordingtoapredeterminedtrajectoryobstacleavoidancewalking,findthebeststartingpointforthepurposeofTheuserthroughtheworkingprincipleoftheprototype,andpersonallydebugging,changecaradjustablevariables,observeitswalkingrules,soastothegameintheformofexercisetheability,causesthepeopletoobtainthephysicalandmentalhealth,enhancetheirabilityoflogicalanalysis,andthinkingagility.Andtheentertainmentisalsoverystrong.Keywords:AlpiniaoxyphyllaFinetuningmechanismsteeringgeartransimissiongear目录TOC\o"1-3"\h\u1943第一章绪论 ⑦轨迹仿真单击主菜单：线切割→轨迹仿真（S）。如下图图4.18轨迹仿真4.3轴承支座的设计加工轴承支座的三维图图4.19轴承支座轴承支座精度的高低，直接影响到各传动轴之间的平行度。为了保证齿轮之间精确的啮合。就要保证各面之间的位置关系。各孔的尺寸精度及位置精度。加工方法材料选择，轴承支座承受着齿轮之间的啮合力及小车的重量。为了保证小车按照预定的轨迹避障行走，就要求轴承支座要有足够的刚度。综合考虑成本及可加工性，材料选择18mm厚的45钢。机床选择DK7740线切割机床。在18mm厚的45钢切割出如下图形图4.20轴承支座4）在切割出来的毛坯上切割出各孔，完成轴承支座的加工。4.4齿轮的加工图4.21齿轮根据前面的设计计算知道齿轮选择45钢。主要确保加工后零件的尺寸精度和表面粗糙度，使齿面具有高的啮合精度、耐磨性和耐蚀性。加工前一定要进行淬火、正火、调质处理以保证齿轮加工后尺寸和形状的稳定性。标准直齿外齿轮绘图软件选择CAXA线切割XP零件图形的绘制根据零件的相关尺寸参数，运用CAXA线切割XP版软件，绘制出外齿轮的二维视图，具体绘制过程如下：（1）打开CAXA线切割XP主程序，新建一个文件并保存。（2）单击主菜单：绘制→高级曲线→齿轮。（3）在弹出的立即菜单中输入渐开线齿轮的相关参数。如下图图4.22齿轮参数单击“下一步”，在弹出的立即菜单渐开线齿轮齿形预显中输入相应的参数。如下图所示图4.23齿轮参数单击“完成”，就会得出随鼠标浮动的齿轮，然后找到合适的位置单击鼠标左键，就会在绘图板上显示出所需齿轮，再滚动鼠标中间使齿轮在窗口有合适的大小。图4.24齿轮6）生成加工轨迹，单击主菜单：线切割→轨迹生成，拾取轮廓线，完成轨迹的生成。如下图图4.25生成加工轨迹7）生成加工代码单击主菜单：线切割→生成3B代码（B）。完成代码的生成，传到机床上，即可完成工件的加工。其他齿轮的加工方法类似，只是输入的相关参数不一样。第五章益智循迹机械小车的整体设计5.1小车样机展示5.1益智循迹机械小车样机展示5.2小车制作调试及改进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，如车速的快慢，绕过障碍物，小车整体的协调性，小车前进的距离等。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，于是改变能量转化机构所提供驱动力，让小车缓慢行走，减小能量损失增加小车前进的距离。（2）小车避障的调试起始角度对小车的行走轨迹影响很大。差之毫厘，谬以千里，为了便于对小车调试，本设计中采用了误差放大机构，如下图5.15.2误差放大机构通过实验，建立指针指的刻度与小车行走轨迹之间的关系，得到最优的避障轨迹。起始角度反映到轨迹上，就是相位角的问题（如下图5.2）。假设轨迹2是理论计算所得、避障性能最好的行走路径。那么1轨迹就是起始角度偏小，滞后了一个相位角。3轨迹就是起始角度偏大，超前了一个相位角。为了得到最佳避障行走的轨迹，就需要通过实验，建立行走轨迹与误差放大机构显示刻度值之间的关系。5.3益智循迹机械小车行走轨迹5.3分析讨论小车如何实现变桩距的避障行走图5.4桩距调整示意图结合上图进行分析，当桩距变大时，把凸轮向左调动，这样凸轮推动摆杆的回转角度变小，使得行走轨迹的振幅变小，周期变大，以适应桩距变大的障碍物。当当桩距变小时，把凸轮向右调动，这样凸轮推动摆杆的回转角度变大，使得行走轨迹的振幅变大，周期变小，以适应桩距变小的障碍物。5.4小车优缺点本小车的设计与制作有以下几个创新点：1、小车的设计采用了仿真技术，设计周期及其加工成本低；2、小车重心低、重量轻、结构紧凑；零件加工精度高、传动误差小，结构设计中有一个误差放大机构，保证了运动传动误差的控制；3、转向机构的凸轮设计运用仿真模拟，设计精准、可靠度高；4、设计制造充分运用了工业设计技术，不仅具有良好的性能质量，还具有良好的外观质量，性价比高。5、多处采用微调机构，便于纠正轨迹，避开障碍物。6、采用大的驱动轮，滚阻系数小，行走距离远。7、小车机构简单，单级齿轮传动，损耗能量少。8、自主加工、装配完成，拥有完全自主的知识产权。缺点：小车精度要求高，使得加工零件成本高，以及微调各个机构都很费时。致谢词本论文在导师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德、严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次论文从选题到完成，每一步都是在老师的悉心指导下完成的，导师倾注了大量的心血。在此，向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！参考文献：[1]成大先.机械设计手册.北京:化学工业出版社,2007.[2]许洪基.现代机械传动手册.北京:机械工业出版社,1995.[3]吴宗泽.机械设计课程设计手册.高等教育出版社，2006.[4]刘广,曹恺,刘剑桥.无碳小车设计.企业技术开发,2011,30(13).[5]刘惟信，汽车设计，清华大学出版社。2001[6]汽车