S型无碳小车的设计与优化.pdfVIP

2017 年 4 月下 Mechanized Equipment 机械装备 1 S型无碳小车的设计与优化 周志军 （福建农林大学，福建 福州 350002） 摘 要：无碳小车的设计与研究是一种新的潮流引向，在全国性的大学生工程训练综合能力比赛中，无碳小车的设计与制作更是 作为主要命题。文章围绕S型轨迹的无碳小车的设计方案进行介绍，并针对实践中样车出现的问题和设计中存在的不足进行分析 与优化。 关键词：S型无碳小车；转向机构设计；优化 中图分类号：TH211+.5 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2017）08-0001-02 根据全国大学生工训竞赛命题要求，设计和制作一辆具有 纹和多工位圆盘、车架采用一级阶梯形底板式。 方向可控功能的能够自发行走的小车（见图1），小车动力来 1.1 传动机构设计 源统一由标准砝码竖直下落的重力势能提供，并且要求三轮结 根据对常用传动机构的分析比较，初步选择具有传动效 构作为无碳小车的车型。标准砝码规格为￠50×65mm，质量 率高、传动比大、尺寸紧凑、传动平稳等诸多优点的齿轮传 为1kg，材料为碳钢，标准砝码可下降高度限制在400±2mm。 动机构，其满足小车的传动要求，为了避免多级传动造成的 [1] 并规定，标准砝码竖直下落所提供的重力势能是小车动力的 传动效率降低，文章采用单级齿轮传动 。因为单级齿轮传 唯一来源，不允许砝码在小车行走过程中从车上掉落，而且 动有较高的传动比，为了防止大齿轮尺寸过大，造成无碳小 始终承载砝码。 车整体结构不协调和重量分布不均，所以初步设计齿轮传动 比为i=5.64，大、小齿轮齿数分别为79和14。 1.2 原动机构设计 原动机构一方面能够将标准砝码竖直下落的重力势能转 化为驱动轮所需的能量，使小车具有向前行驶能力；另一方 面能实现将标准砝码竖直下落的运动形式转化为驱动主轴的 回转运动形式。文章所设计的小车采用细绳一端绕在齿轮驱 动主轴上，另一端绕过固定滑轮并栓在标准砝码上，从而将 标准砝码的重力势能转为齿轮主轴传动的动能，使得从动齿 轮转动带动驱动轮的旋转。在齿轮驱动主轴上，增加一个锥 形绳轮用于绕线，靠近齿轮方向为直径最大，远离齿轮方向 直径逐渐缩小，其目的是使得小车由静止到开始行走后能依 图1 无碳小车示意图 靠小车自身的惯性保持行进状态，以及防止小车在绕桩行走 中速度过快致使车身不稳定和前导向轮发生侧滑。 比赛场地的赛道宽度为2m，采用高为200mm，直接为 1.3 转向机构设计 20mm的圆棒作为赛道上的障碍物，并初定障碍物从距离出发 小车前轮设