结构设计方案.pdf

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1、第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛湖北省预赛湖北省预赛结构设计方案结构设计方案Structure Design Scheme1 1、设计思路、设计思路参赛项目无碳小车无碳小车 S S 型型无碳小车是利用砝码下降的重力势能使下车完成要求的运动，故而我们的具体想法是将重力势能转化为齿轮的转动，进而根据大小齿轮的粘合带动驱动轮和转向轮，从而按照规定的路线完成任务。由于小车运动过程的能量来源为重物下落的重力势能 4 焦耳，能量非常有限，故机构的设置越简单，损耗的能量也越少，行走的路程也越多，效果也就越好。根据小车功能要求我们根据机器的构成即原动机构、传动机构、执行

2、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、微调机构六个模块，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、原动机构采用了绳轮结构、传动机构采用齿轮传动、转向机构采用曲柄摇杆机构、行走机构采用单轮驱动、微调机构采用微调螺母螺杆。行走功能的实现：重物下落，重力势能转化为动能，提供驱动力，绕绳处驱动轴旋转使大齿轮旋转，通过啮合带动小齿轮旋转进而驱动后轮转轴进行旋转，驱动后轮转动，使小车能往前运动。转向功能的实现：重物下落，重力势能转化为动能，提供驱动力，绕绳处驱动轴旋转使曲柄旋转，使连杆沿

3、一条直线前后推动，摇杆被连杆推动使其在一定范围内进行摆动，摇杆摆动使前轮在运动过程摆动绕过障碍物。S 形曲线路径的实现：根据传动比调节转向机构，使前后轮协调使小车在前进过程 S 形曲线绕过障碍物。2 2、小车出发定位方案、小车出发定位方案方案：小车出发时小车的正方向与障碍物摆放方向平行，小车后轮压在起始线上，距离障碍物水平线为测量振幅，前轮调到最大摆角并且摆向障碍物。准确定位方法：前轮最大摆角定位：摇杆水平指向最前方，第一次调好后用尺子测量摇杆高度即可准确定位。车身水平定位：将激光笔定位在小车上与小车水平，在小车正前方 5 米处摆放一块竖直木板，木板上做上刻度，出发前打开激光笔，当激光点落在板

4、子刻度的出发振幅距离时，小车恰好与障碍物水平，然后取下激光笔，移开木板小车出发，从而实现准确定位。3 3、总结和体会、总结和体会从 2014 年的暑假了解全国大学生工程训练综合能力竞赛,为期半年的准备工作正式开始。首先2014 年暑假半个月的数控培训，3d 打印了解，紧接着设计自己的参赛作品，与指导老师讨论，经过半年的不断修改我们的作品不断成熟，一放寒假我们就马不停蹄的进入加工状态，组装小车，调试小车，将近半年的时间里，我们不断设计不断改进，不断的调试，在遇到瓶颈时，我们也曾沮丧挫败过，但是没有理由放弃我们相互鼓励着克服了。特别是在加工零件和调试小车的时候，零件的加“S”型赛道场地常规赛学校名

5、称：湖北工业大学参赛项目：工不仅要应用机械制造里的理论知识和零件配合的尺寸要求，还要学会应用不同的车铣床加工出符合要求的工件。而小车的调试不仅要有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。在这一系列设计、论证、实验验证的过程当中我们反复探索、不断前进。这个过程，增强了我们对专业知识的理解，同时锻炼了我们的动手能力。在无碳小车不断完善的过程中遇到了很多问题，通过发现问题、分析问题、解决问题，使我们学会了从机械设计制造的角度去看问题，用我们所学装订线的知识，相互讨论来解决问题。所以说参加竞赛的收获大多在准

6、备的过程中，不断学习新的知识，巩固已学的知识，逐渐充实提升自己。其次我们还要有严谨的科学精神，科学是容不得半点马虎的，小车设计是一个需要用科学的理论知识来支撑，把科学运用到实践中去的过程，把课本的知识运用到实践中。在设计的过程中，不应放过每一个细节，否则既浪费人力，又浪费钱财。最重要的是小组成员要有团队精神，分工明确。“团结就是力量”，三个人要善于合作，把心放在一条战线上。小车制造的过程，是要经过方案设计，三维设计，优化及修改，Cad 出图，图纸审核等过程来完成的，在此过程中有大量的工作要做，三个人要进行合理的分工。在制作过程中，就应该确定谁该干什么工作，在遇到问题的时候，三个人应要把思想集中

7、到一起，仔细的讨论，明确问题的所在，然后沿着这条路子探寻，有时候跟指导老师、其他组队员讨论。吸取他们的意见再从中提炼出的解决办法。在遇到思想产生分歧，不统一时，三个人要不断地交流，积极处理好矛盾，以及互相鼓励。总之这次参赛的整个过程让我们学会了很多，在我们的人生道路中是一笔巨大的无形财富，终生受益。产品名称小车共页第 2 页编号229229“S”型赛道场地常规赛学校名称：湖北工业大学参赛项目：装订线装配图最终.dwg小车装配图第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛湖北省预赛比例第 2 页共页“S”型赛道场地常规赛学校名称：湖北工业大学参赛项目：装订线小车装配爆炸图第四届全国大学生工程训练综合能力

8、竞赛湖北省预赛比例第 3 页共页传动设计数据各级传动比：为了降低能量的损耗，小车采用一级传动，主动齿轮为一模80 齿，从动齿轮为一模 18 齿，因此总的传动比为80/18=4.44。砝码下降长度（mm）/小车行走长度（mm）:按照比赛命题要求，砝码下降高度为 400，小车可以行走 36000.所以砝码下降长度（mm）/小车行走长度（mm）=400/36000=0.011小车最大理论行走长度：根据 1000 桩距设计计算，小车的振幅 230，一个周期的行走距离 2.24m,小车的驱动轴平均直径为=7，因此可以计算出小车的行走的整个周期T=400/=18.19，所以行走长度为 S=18.19x2.

9、24=40.75m.小车距出发线最大理论距离：由于小车能走 18.19 个 s 周期，所以能绕 36.38 个桩，所以小车距出发线最大理论距离。装订线转矩设计数据各级转矩及摩擦力矩分析：要想小车启动正常运转，砝码所提供的启动力矩必须克服小车的所有摩擦阻力矩。1.轴承的存在摩擦阻力，传递效率大约为0,980.99 整个小车有 9 个轴承。2.小车采用一级齿轮（7 级精度）传动，该圆柱齿轮的传动效率为0.98。大齿轮直径为 80，小齿轮直径为 18。3.小车的微调转向为四杆机构，用球铰实现正常运动，球铰的传递效率0.97，使用两个球铰。4.轮子为铝合金制作与木地板的滚动摩擦系数 0.0020.006，小车愈发吗的总重量为 2.1kg，轮子半径 r=88,由此可得轮子摩擦力矩。小车用 1kg 砝码驱动，传动轴的平均直径大约为7，可以得出启动力矩。称：湖北工业大学参赛项目：无碳小车S型传动机构展开图第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛湖北省预赛比例第 4 页共页