结构设计方案

3-学校名称：山东理工大学参赛项目：学校名称：山东理工大学参赛项目：“8”字型赛道场地常规赛装订线第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛The4thNationalUndergraduateEngineeringTrainingIntegrationAbilityCompetition结构设计方案StructureDesignScheme参赛项目“8”字型赛道场地常规赛1、设计思路为实现小车做“8”字形绕桩运动，从传动系统、转向机构、调节装置和稳定性等方面进行设计。①传动系统设计重锤下落的势能通过绕线轴传递给大齿轮，大齿轮与小齿轮配合将动力传递给后轮轴，后轮轴带动主动轮转动，实现小车的行走。根据MATLAB轨迹仿真结果，设计小车传动比为1:4，小齿轮齿数取36，大齿轮齿数取136。；式中：—齿轮传动比（小齿轮齿数与大齿轮齿数比）。图1②转向机构设计为使小车平稳运行，在转向模块中采用带有球铰支连杆的空间曲柄摇杆机构,绕线轴转动将驱动力传递给曲柄,曲柄转动并通过连杆带动摇杆前后摆动，摇杆与前轮架固结，从而实现前轮的周期性摆动，达到绕桩前进的目的。图2③调节装置设计针对不同的桩距设定，确保小车准确运行“8”字轨迹，因此，加入调节装置。连杆与两侧的关节轴承之间分别采用正反螺纹连接，通过旋进或旋出螺纹改变连杆长度即可实现改变小车前轮摆角；连杆与转向杆之间选用螺杆固定，通过旋进或旋出螺纹，改变转向杆长度便可改变小车的周期。④稳定性设计小车底盘为对称结构，零件对称分布在底盘上保证稳定性；底盘经过铣削多余材料处理减轻其重量提高强度，保证底盘不易变形；悬挂装置由三根铝棒和一个紧固套构成，保证重锤垂直下落，避免重锤摆动造成小车倾斜。产品名称小车共5页第1页编号2、小车出发定位方案图3①车选择在木桩一侧发车，发车位置和角度依据桩距计算得到。②为保证发车位置和角度的准确性，以木桩作为参考系，即选取木桩所在位置为坐标原点，建立如图所示平面直角坐标系，小车的发车位置和角度由坐标值给出。图中a值为主动轮与木桩距离；b值为前轮转角。 3、总结和体会通过这次小车的制作，我们学到了许多知识，提高了自己各方面的能力，现归纳以下几个方面：⑴在小车设计过程中，学会了用MATLAB、EXCEL软件进行力学模型分析，能熟练使用SolidWorks、AUTOCAD对三维图形和二维图形进行绘制，能将《机械原理》、《机械设计》的学科知识如公差与配合、空间四杆机构、齿轮传动应用到设计上，理论联系实际，加深了认知程度。⑵在小车零件加工过程中，学会了操作车床、铣床、钻床；掌握了激光切割、线切割的加工方法；学会了零件加工流程、加工工艺最优化，提高了动手能力。⑶在小车调试过程中，我们反复试验，寻找规律，期间遇到过许多困难，我们没有退缩，通过小组讨论，请教老师、学长，上网搜索资料等途径克服困难，磨练了意志和耐力，增强了团队协作能力。⑷参加这个活动学到最重要的方面在于创新，前期进行“8”字轨迹的探索阶段比较困难，我们大量查阅资料，进行软件仿真逐步探索出最优轨迹，为后期小车制作打下坚实基础，提高了创新能力。⑸制作小车过程中还学到了做好一件事要端正态度，坚持不懈，不能半途而废；对制作小车要有兴趣，这样会激发出新奇的灵感，有助于解决遇到的问题；小组成员要合理分工，相互协作，共同解决难题。以上就是我们参加大学生工程训练综合能力竞赛的体会和收获，相信宝贵的经验会有助于一生的学习。产品名称小车共5页第2页编号装订装订线学校名称：山东理工大学参赛项目：“8”字型赛道场地常规赛小车装配图比例第3页第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛1：2共5页学校名称：山东理工大学学校名称：山东理工大学参赛项目：“8”字型赛道场地常规赛装装订线

序号零件名称1定滑轮2定滑轮轴3砝码架4后轮轴5后轮6后轮支座7连杆8曲柄9底盘10前轮支座11摇杆12前轮13微调装置14前轮支架15后轮支座16齿轮17绕线轴18砝码支座19砝码紧固件图4小车装配爆炸图比例第4页第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛1：2共5页学校名称：学校名称：山东理工大学参赛项目：“8”字型赛道场地常规赛装装订线

传动设计数据1.齿轮传动比：；2.定滑轮传动比：；3.砝码下降高度（mm）/小车行走长度（mm）:；4.小车最大理论行走长度：；式中表示齿轮传动比（小齿轮齿数与大齿轮齿数比）；表示定滑轮传动比；表示砝码下降高度，表示小车行走长度。转矩设计数据各级转矩及摩擦力矩分析：1.定滑轮起到改变力方向的作用：；2.绕线轴所受力矩：；3.后轮轴所受力矩：；4.当小车平稳运行中：。式中：表示绳上拉力；表示重物块自身重力；表示绕线轴所受力矩；表示绕线轴半径值；表示后轮轴所受力矩；表示转向杆转矩；表示摩擦力矩。图5驱动原理图图6转向原理图1.后轮轴2.绕线轴5.曲柄6.连杆3.