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无动力自滑车 专业班级：机械设计制造及其自动化074班 指导教师：李强 摘要：提出重心位置可前后调节的创新理念，自滑车重心相对靠后来实现车子的最大滑行距离。在此基础上制作了以制作精密为首要前提的无动力自滑车。通过精密计算制定出车子各部分尺寸，加工精细准确。 关键词：重心调节；精密计算；精确加工 一、设计目的 通过精密地计算和加工以及重心的可移动调整，设计出自滑车的整体外形和各部分尺寸，来实现无动力自滑车的最大滑行距离。提高我们自身的动手制作能力，把理论知识运用于实践中去。 二、工作原理 （1）动力来源 小车自身的重力。 （2）阻力来源 在空气阻力忽略不计的情况下，小车的阻力主要来自于车轮与地面的摩擦和车轮轴与轴套间的摩擦，并且这个阻力随车身重量的增加而增加。 （3）平衡性 必须保持车的直线运动才能跑的最远，这个与重心的确定和制作的精度有关。车身的长度和宽度我们采取了接近饱和的设计，这样有利于车子在跑动中的稳定。 有车总重的限制为3kg，在40度的斜坡上2米处下滑；车身最大为320*200，下面为水泥地面；要求车有美观的外壳，作如此设计。 图1 小车结构简图 三、设计计算 （1）重心的确定： 由于我们设计的小车为对称的，外壳的质量可以忽略，所以各部分的重心可以看做都分布在小车的对称线上。要是以前轮为始端，重心越向后就可以获得更多的重力势能。所以本车的重心在距离前端约200处。如图2所示：重心在距离前端的三分之二处。 m=0.5kg m=1kg 重心位置 m=1.5kg 图2 重心位置确定简图 图3 重心与稳定性图线 根据图3图线可知，小车重心越高，跑得越远，而车的稳定性越差。图中A点为两线的交点，也就是距离远又保证稳定性的最佳点，故小车的重心取在A点更合适。这点需要经过多次试验加以调整，使重心尽量接近此点。 （2）零件尺寸的确定 轮子的设计是为了减少轮与地面的摩擦力，同时在确保稳定和不超重的前提下尽量增加轮的重量，因此轮子的直径和轮子的厚度如下：轮的厚度为8，前轮直径70，后轮直径80。 综合轮的厚度和车身宽度，且在满足强度要求和质量限制的条件下设计轴的尺寸如下： 图4 轴的设计尺寸图 图5 轴套设计尺寸图 四、加工工艺 1.轴 工序号 工序内容 设备及工具 1 圆钢下料ф14mm*170mm 手锯 2 车两端端面，钻两头ф3中心孔 车床 3 粗车，安装三爪卡盘与顶尖 粗车ф11mm外圆，长164mm 粗车两端ф9mm外圆，长21mm 粗车两端ф7mm外圆，长17mm 粗车ф10mm外圆长102mm 4 热处理调质230—270HBS 5 精车，安装三爪卡盘与顶尖 精车两端ф6mm外圆，长17mm 精车ф8mm外圆，长12mm 车退刀槽，倒角 车床 6 套丝ф6mm至退刀槽 车床 7 磨削，双顶尖装夹磨ф8至尺寸，长12mm 磨床 8 检验 2.轴套 工序号 工序内容 设备及工具 1 钢块下料a25mm*b25mm*c25mm 手锯 2 粗铣a22mm*b20mm*19mm 铣床 3 精铣台阶高15mm，宽10mm 铣床 4 精铣轴套通心孔ф8mm，保证位置尺寸 铣床 5 钻孔ф4mm两个，保证位置尺寸 钳工 6 检验 五、设计创新点 （1）前后轴间距可调，更方便确定最佳重心位置。 （2）在保证强度的前提下尽量减轻底板重量，减少轴与轴套之间的摩擦。 （3）把整车的重量集中在车轮，而其中后轮的质量占其中的大部分，这样不仅可以提高车在坡上的重心，而且可以增加车的惯性。 参考文献 [1]张鬲君主编《金工技术基础》 上海东华大学出版社，2003 . [2]周事权主编《工程实践》 华中科技大学出版社，第三版. [3]中国机械工程学会热处理专业热处理手册编委会 《热处理手册》北京机械工业出版社，2001. [4]赵则祥主编《公差配合与质量控制》开封河南大学出版社，1999.