凸轮8字无碳小车设计研究报告.docx
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目录
一、设计要求………………………………………………………………………….4
1.1功能分析阶段............................... ...................4
1.2参数分析与个性化设计阶段……………………………………………………..4
1.3制造阶段…………………………………………………………………………..4
1.4调试阶段…………………………………………………………………………..4
二、正式设计………………………………………………………………………….5
2.1机械总功能分解及功能元解……………………………………………………..6
2.2机构选型与方案对比……………………………………………………………..6
2.2.1机构选型的基本原则……………………………………………………...6
2.3势能转化机构分析………………………………………………………………..7
2.3.1重物锥台轮机构功能元解的优缺点……………………………………..7
2.3.2重物飞轮机构功能元解的优缺点…………………………………………7
2.3.3发条弹簧机构功能元解的优缺点…………………………………………8
2.3.4橡皮筋结构功能元解的优缺点……………………………………………8
2.6直线行走位移机构分析…………………………………………………………..8
2.6.1后双轮差速驱动功能元解的优缺点………………………………………8
2.7前轮摆动机构分析…………………………………………………………………9
2.7.1凸轮推杆机构功能元解的优缺点………………………………………….9
2.7.2曲柄摇杆机构功能元解的优缺点…………………………………………9
2.7.3圆轮导杆机构功能元解的优缺点………………………………………….10
2.8中间传动机构分析…………………………………………………………………10
2.8.1齿轮传动机构功能元解的优缺点………………………………………….10
2.8.2皮带轮传动机构功能元解的优缺点………………………………………11
2.9组合方案择优并确定辅助、控制机构…………………………………………….11
2.9.1辅助机构之车架分析……………………………………………………….11
2.9.2控制机构之微调机构分析…………………………………………………11
三、技术设计……………………………………………………………………………12
3.1建立8字轨迹理想模型…………………………………………………………….12
3.2、solidworks toolbox凸轮设计及其相关参数的确定：…………………………………12
3.3建立小车数学模型…………………………………………………………….13
3.3.1小车转弯状态分析…………………………………………………………………15
3.4动力学分析模型………………………………………………………………..18
3.5参数确定…………………………………………………………………………..21
四、小车装配图……………………………………………………………………………22
五、小车运动仿真轨迹及m文件………………………………………………………………..23
一、设计要求
本届竞赛命题为“以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车”。
设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换而得到的。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1Kg的标准砝码（￠50×65 mm，碳钢制作）来获得，要求砝码的可下降高度为400±2mm。标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。图1为小车示意图。
图1 无碳小车示意图
要求小车在行走过程中完成所有动作所需的能量均由此给定重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。
要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。
要求小车为三轮结构。具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。
“8”字型赛道场地常规赛
小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上，绕两个障碍物按“8”字型轨迹运行。障碍物为直径20mm、长200mm的2个圆棒，相距一定距离放置在半张标准乒乓球台的中线上，该距离由竞赛项目开始时的抽签产生，以小车完成8字绕行圈数的多少来评定成绩，见图3。
图2 “8”字型赛道竞赛所用乒乓球台及障碍设置图
参加“8”字型赛道竞赛的参赛队，使用在现场调整装配后的小车及组委会统一提供的标准砝码参赛。出发点自定，每队小车运行2次，取2次成绩中最好成绩。
一个成功的“8”字绕障轨迹为：两个封闭图形轨迹和轨迹的两次变
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