无碳小车设计方案

工业工程1211班 王志勇

无碳小车的运动原理：

如图所示，重物的牵引带动A轮的转动，A轮的转动带动B轮，再根据B、D之间的齿轮粘合带动C1，C2和E齿轮的转动，E轮带动F轮的转动，从而使G杆左右运动的同时，前后运动，杆的偏转，使得H轮偏转，根据C1，C2轮和H轮的合运动，小车就可以按照要求一边行走一边转弯。

梯形原动轮

1.在起始时原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。

2.起动后，原动轮半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。 3.当物块距小车很近时，原动轮的半径再次变小，绳子的拉力不足以使原动轮匀速转动，但是由于物块的惯性，仍会减速下降，

原动轮的半径变小，总转速比提高，小车缓慢减速，直到停止，物块停止下落，正好接触小车。

2.2.2 小车各个尺寸设计的推导：

根据题目中赛道宽度2m，以及每间隔1m，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒，以及赛道的大致行走路线（如图），我组拟定一些实际尺寸的大

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小以及推导

35cm98cm

图五： 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图

考虑到要使小车的运动轨迹尽可能沿直线运动,绕过的障碍物越多,但又得考虑要使小车不碰到障碍物,经过我组在各方面的考虑,小车的宽度定为30cm, 底板M的厚度为5mm，小车的长度200mm，而转向轮的直径为30mm,经网上查得,橡皮轮胎与干地面之间的动摩擦因素为0.71,驱向轮所获得的摩擦阻力大约为1N,假定两驱向轮的直径为120mm,则其转矩M=F*R=60N.m,由于该车子的运动基本上是匀速运动,所以同轴上的转矩相等,所以D齿轮的转矩也为60N.m,设其半径为r ,则B、D边缘所受到的力FD=FB=60/r ,所以D齿轮的转矩为MD=FD*RD=60R/r ,因为小车是匀速行使,所以物体下降也应该是匀速下降,从而A齿轮的转矩:MA=mg*RA=10*10=100N.m,

又根据同一轴上转矩相等,所以B的转矩:MB=MA=100N.m,又MB=FB*RB=60/r*10=600/r。 所以有： 100=600/r

解得: r=6 mm .（即D齿轮的半径） RB=10mm（即B齿轮的半径）

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根据运动轨迹路线，它须偏离直线方向35cm以及两圆柱障碍物的实际距离为98cm，我们采用Matlab软件模拟得E齿轮半径为6mm，F齿轮半径为64mm，厚度为6mm，I板的高度为35mm，宽度为5mm，1,2，G杆的直径为3mm，G杆的长度为160mm，G杆与P齿轮的连接点的半径55mm， B、D齿轮的厚度为6mm，零件L中孔的直径大小为5mm，H、C1、C2 轮的宽度为1cm，我组假定物体下降速度为V ,则下降时间t=500/v ,皮带轮A的角速度: WA=V / RA=V / 10 rad/s,

又B与A同轴,所以

WB=WA=V / 10 rad/s ,

从而

VD=VB=WB*RB= V mm/s ,

WC1=WD=VD / r=V / 6 rad/s,

VC1=WC1*R=10V mm/s.

转弯系统：

根据小车的行走路线近似的模拟为正弦曲线，由于实际的尺寸大小可算得振幅为0.35m，波长为2m，所以可以近似的求出轨迹的方程为： Y=0.35sinπx ； 求导得到在每个位置的转角的正切大小：

Y’=0.35πcosπx ；

我们可以得到前轮的最大转角为36° 如下图六所示

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齿轮的转弯系统的原理图

2.2.4 齿轮加工工艺过程分析 1. 基准的选择

对于齿轮加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。带轴齿轮主要采用顶点孔定位；对于空心轴。则在中心内孔钻出后，用两端孔口的斜面定位；孔径大时则采用锥堵。顶点定位的精度高，且能作到基准重合和统一。对带孔齿轮在齿面加工是常采用一下两种定位、夹紧方式。

1） 以内孔和端面定位，这种定位方式是以工件内孔定位，确定定位位置，

再以端面作为轴向定位基准，并对着端面夹紧。这样可使定为基准、设计基 准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适合于批量生产、但对于夹具的制造精度要求较高。

2） 以外圆和端面定位，当工件和加剧心轴的配合间隙较大时，采用千分

表校正外圆已确定中心的位置，并以端面作为轴向定位，从另一端面夹紧。这种定位方式因每个工件都要校正，故生产率低；同时对齿坯的内、外圆同轴要求高，而对夹具精度要求不高，故适用于单件、小批生产。 综上所述，为了减少定位误差，提高齿轮加工精度，在加工时应满足以下要求：

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1. 应选择基准重合、统一的定位方式； 2. 内孔定位时，配合间隙应近可能减少；

3. 定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来，以保证垂直度要求。

2、齿轮毛坯的加工。

齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工过程中占有很重要的地位。因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来，同时齿坯加工所占工时的比例较大，无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮的毛坯的加工。

在齿轮图样的技术部要求中，如果规定以分度圆选齿厚的减薄量来测定齿测间隙时，应注意齿顶圆的精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的。齿顶圆精度太低，必然使测量出的齿厚无法正确反映出齿侧间隙的大小，所以，在这一加工过程中应注意以下三个问题：

齿轮加工方式

1) 当以齿顶圆作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度； 2) 保证定位端面和定位孔或外圆间的垂直度；

3) 提高齿轮内孔制造精度，减少与夹具心轴的配合间隙。

3、齿形及齿端加工

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