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第二届江苏省大学生工程训练综合能力竞赛暨全国选拔赛 结构设计报告 总页 第1页 编号：801 产品名称 无碳小车 生产纲领 500件/年 零件名称 无碳小车 生产批量 42件/月 1、设计概述 作品名称：希望号 1. 运用不完全齿轮和正弦机构实现“8”字的转向功能。 2. 主动轮轴与从动轮轴分离，从而有效防止“侧滑”现象。 3. 前轮与主动轮在同一直线上，方便小车MATLAB的轨迹仿真和各零件的参数化。 4. 运用直线导轨和黄铜轨道实现转向杆运动的稳定。 5. 完善各零件参数并根据具体装配情况修正，合理布置重物杆的布局使各部位载荷均匀。 2、设计思路和方案 为了实现小车走“8”字，必须在轨道的两端使前轮的转向角不变，这段轨迹是一段圆弧，在“8”字的中间轨迹是一段切向不断变化过渡曲线，这就要求小车转向机构能够实现停歇功能，从而考虑了间歇机构。在对间歇机构的评估、筛选后，我们最终确定以不完全齿轮作为转向机构的核心，同时辅以正弦机构将回转运动转化为往复运动，使得轨迹完整、流畅、无突变。根据经验公式初步确定若干参数后，再通过MTLAB进行轨迹模拟，优化各零件的具体尺寸。 3、设计结果 无碳小车的整体结构详见结构设计总图，在满足零件使用性能要求的前提下，设 计时充分考虑了减少能量损耗：为减小车重，材料主要选用铝合金。有摩擦接触的零件部分选用刚或黄铜以减小阻力。 结构设计最终参数如下： ①驱动机构的设计参数:绕线轴启动直径d1=12mm，驱动直径d2=9mm，主动轮直径d5=152mm，前轮直径d6=30mm，齿轮机构传动比i1=3，不完全齿轮停歇比i2=1, ②转向机构设计参数：，前转向摇杆L1=30，正弦机构曲柄L2=20.03 小车关键参数的确定运用MATLAB软件进行轨迹仿真,列出部分程序及四分之一轨迹图： sd3=h/r2; sd2=sd3*ii; sd1=sd3/k; A=r1*cos(sd1) af=atan(A/c) format long rou=(d)./(tan(af)); s=sd2*R; ds=s(2)-s(1); dbd=ds./(rou); 4、总结和体会 在整个设计与调试过程中，我们不断遇到问题，又不断解决问题，也曾为了问题的层出不穷而恼火，也曾为每一难题在我们的努力下迎刃而解而狂喜。我们学到了很多，收获了很多，感谢这次大赛带个我们的成长！ 我们刚开始接触到“8”字的时候，其实相当迷茫，没有任何的资料可参考，难度也可想而知。在一个又一个设想被提出，一个又一个设想被否决，我们几乎要放弃。不过庆幸的是我们的队长郗浩杰以他出色的能力在众多机构中发掘到了“不完全齿轮”这一块肥肉，并用他至臻完美的方案理论上解决了我们当时面临的所有的难点。随着设计的深入，我们又不断迎来新的挑战，查书、看资料、定数据、模拟，一直到最后的装配、调试。当看到我们的小车走了“8”字的时候，差点热泪盈眶了，我们终于实现这个“8”字梦，这一路下来，我们始终在坚持，想起不由心酸，也不由振奋。 从机构设计到CAD制图，再从MATLAB仿真到小车装配，完整的体验了一个设计师所必须掌握的知识面，谢谢这个团体，谢谢这次竞赛！ （零件名称） （材料） 重量 比例 第二届江苏省大学生工程训练综合能力竞赛暨全国选拔赛 —设计图