无碳小车报告模板1.doc

目 录 1结构设计………………………………………………………… 1.1结构组成………………………………………………… 1.2工作原理………………………………………………… 2力学分析……………………………………………………… 2.1运动分析………………………………………………… 2.2动力学分析……………………………………………… 2.3强度校核………………………………………………… 3 材料及成本分析……………………………………………… 4 参考文献………………………………………………………… 1结构设计 1.1结构组成 该车有两部分组成，分为前车身和后车身，前车身放 构件1-9构成车身的框架，其中4,5,6的作用是使车身稳定，构件10为支架，为重物下落提供一定高度，构件11的作用是重物下落时使构件10能稳定存在，不发生倾斜。 1.2工作原理 重力势能转化为动能，重物由支架顶端下落，联接重物的绳子被拉伸，绳子通过滑轮绕在轴上，绳子拉伸带动轴转动，小车产生动能。当重物下落到小车框架上是，由于框架有空隙，重物会落在地上，这时后车身由于重物的原因停止前进，前车身由于惯性将继续前进，但是小车减小了摩擦阻力，走的更远。 2力学分析 2.1运动分析 驱动 , 转矩,轮的转矩，初始时摩擦力为静摩擦力，为了使小车运动，原动力f要大于最大静摩擦力，拉力F一定，轮的转矩，越大，原动力越大，越大，初始角加速度就越大，转动的就越快车启动的就快。运动时，M物g= F +m物a线+ F阻, 随着速度增加，F阻先减小，a线增加， a轮增加，轮的转矩M增加，原动力与 F成正比，F增加；也就是说F与a线的变化一致，随着速度增加， F阻逐渐增加， a线减小， F减小，轮的转矩，，原动力与 F成正比的比例减小，那么减小的更多，逐渐等于阻尼转矩，小车做匀速直线运动。当线绕时，原动力小于原动转矩已经小于阻尼转矩， a线从0开始减小，但是由于惯性小车依然运动，重块减速下落碰撞产生的能量损失较小。重物落下后仍然存在惯性，从车的整体考虑，前后车身分离，车身轻阻力小，a轮小，V一定时，车走的距离远。 2.2动力学分析 物块的重力势能转变成车的动能 重物下落过程，由于绳子的拉伸带动小车前进，在给定重物下落距离的情况下，小车行驶的距离与绕绳轴的直径和车轮的直径有关，对于本车h=500mm，由于绕绳的原因取=4mm，行驶的路程 =nπ2R, 其中n为500 mm绳子绕驱动轴的圈数，R为轮子的半径，R=60mm, =7.9m 当重物下落到框架上时， 表示小车和配载荷的质量，M表示重物的质量，小车和配载荷的速度为，重物的速度为V， Mgh=++TΦ =ωR =ω =+ Φ= T=δN 经运动分析可知，重物下落过程中小车在很长一段时间为匀速直线运动，小车本身为平衡体系，所以N等于小车和配载荷及物块的总质量 N=17.64N δ表示滚动摩擦系数 查表得δ=2.5mm 解得 ω=25.7rad/s =1.54m/s 当物块落在框架上后，前后车身分离，小车和配载荷的动能转换为它的滚动摩擦能 =Φ2 Φ2=37.4 =2.9m S=+ S=10.4m 小车所走的总距离约为10.4 米 2.3强度校核 根据运动分析可知，静止时，小车各构件所承受的内力最大，其中构件2和构件3为危险构件，对其进行校核 首先分析滑轮，受力如图 M=1kg F=Mg ，F=9.8N =19.6N， 其次分析支撑滑轮的两支杆受力如图 =9.8N， 然后分析构件1，建立力学模型，把车身的质量看成均布载荷，其受力如图， 其中0.2N为轴承的重量 计算的 =6.7N =3.36N 再分析构件2，建立力学模型，其受力如图 F’=1.8N =8mm T==39.2N?mm 力偶矩如图 显然截面B为危险截面，于是根据第三强度理论可知 = = 13.75 MPa[] 对构件3进行受力分析，建立力学模型，受力如图 m=390g =mg =3.92N， 根据计算的 =3.14N 对构件4进行受力分析 =5.2N =1.3N 构件4所受的力偶矩如图 =7.35MPa[σ] 3材料及成本分析 3元 线 9元 木棍 7元 轴承 14元 502胶水 3元 共计 36元 4 参考文献 [1]王永岩.理论力学1版. 北京：煤炭工业1997. [2]单辉组.材料力学教程1版. 北京：高等教育2004. [3]朱伯钦，周竞欧，许哲明.结构力学2版. 上海同济大学2004. [4]王春华，何凡，王琦.机械设计基础1版. 杭州浙江大学2008. [5] 韩天判，王海峰.A