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第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛

无碳小车设计

参赛者:张雪飞赵鹏飞刘述亮

指导老师:朱政强戴莉莉

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摘要

第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题为”无碳

小车”。在设计小车过程中特别注重设计的方法,力求经过对命

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题的分析得到清晰开阔的设计思路;作品的设计做到有系统性

规范性和创新性;设计过程中综合考虑材料、加工、制造成

本等给方面因素。我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统

设计等现代设计发创造理论方法;采用了MATLAB、PROE等软件

辅助设计。

我们把小车的设计分为三个阶段:方案设计、技术设计、

制作调试。经过每一阶段的深入分析、层层把关,是我们的设

计尽可能向最优设计靠拢。

方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成(原

动机构、传动机构、执行机构、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,经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、原动机构采用了锥形轴、传

动机构采用齿轮或没有该机构、转向机构采用曲柄连杆、行走

机构采用单轮驱动实现差速、微调机构采用微调螺母螺钉。其

中转向机构利用了调心轴承、关节轴承。

技术设计阶段我们先对方案建立数学模型进行理论分析,

借助MATLAB分别进行了能耗规律分析、运动学分析、动力学

分析、灵敏度分析。进而得出了小车的具体参数,和运动规律。

接着应用PROE软件进行了小车的实体建模和部分运动仿真。在

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实体建模的基础上对每一个零件进行了详细的设计,综合考虑

零件材料性能、加工工艺、成本等。

小车大多是零件是标准件、能够购买,同时除部分要求加

工精度高的部分需要特殊加工外,大多数都能够经过手工加工

出来。对于塑料会采用自制的‘电锯’切割。因为小车受力都不

大,因此大量采用胶接,简化零件及零件装配。调试过程会经过

微调等方式改变小车的参数进行试验,在试验的基础上验证小

车的运动规律同时确定小车最优的参数。

关键字:无碳小车参数化设计软件辅助设计微调机构

灵敏度分析

目录

摘要1

一绪论6

1.1本届竞赛命题主题6

1.2小车功能设计要求6

1.3小车整体设计要求7

1.4小车的设计方法7

二方案设计8

2.1车架11

2.2原动机构11

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2.3传动机构12

2.4转向机构13

2.5行走机构15

2.6微调机构17

三技术设计19

3.1建立数学模型及参数确定19

3.1.1能耗规律模型19

3.1.2运动学分析模型22

3.1.3动力学分析模型27

3.1.4灵敏度分析模型29

3.1.5参数确定30

3.2零部件设计31

3.3整体设计34

3.3.1整体装配图34

3.3.2小车运动仿真分析35

四小车制作调试及改进35

4.1小车制作流程35

详见工艺分析方案报告35