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無碳小車設計說明書(一等獎作品)

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更新時間：2012-11-25
發布人：ingramxia

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無碳小車設計說明書(一等獎作品　　　全國大學生工程訓練綜合能力競賽命題主題為“無碳小車”。在設計小車過程中特別注重設計的方法，力求通過對命題的分析得到清晰開闊的設計思路；作品的設計做到有系統性規范性和創新性；設計過程中綜合考慮材料、加工、制造成本等給方面因素。我們借鑒了參數化設計、優化設計、系統設計等現代設計發發明理論方法；采用了MATLAB、PROE等軟件輔助設計。
　　　我們把小車的設計分為三個階段：方案設計、技術設計、制作調試。通過每一階段的深入分析、層層把關，是我們的設計盡可能向最優設計靠攏。
　　　方案設計階段根據小車功能要求我們根據機器的構成（原動機構、傳動機構、執行機構、控制部分、輔助部分）把小車分為車架、原動機構、傳動機構、轉向機構、行走機構、微調機構六個模塊，進行模塊化設計。分別針對每一個模塊進行多方案設計，通過綜合對比選擇出最優的方案組合。我們的方案為：車架采用三角底板式、原動機構采用了錐形軸、傳動機構采用齒輪或沒有該機構、轉向機構采用曲柄連桿、行走機構采用單輪驅動實現差速、微調機構采用微調螺母螺釘。其中轉向機構利用了調心軸承、關節軸承。
　　　技術設計階段我們先對方案建立數學模型進行理論分析，借助MATLAB分別進行了能耗規律分析、運動學分析、動力學分析、靈敏度分析。進而得出了小車的具體參數，和運動規律。接著應用PROE軟件進行了小車的實體建模和部分運動仿真。在實體建模的基礎上對每一個零件進行了詳細的設計，綜合考慮零件材料性能、加工工藝、成本等。
　　　小車大多是零件是標準件、可以購買，同時除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多數都可以通過手工加工出來。對于塑料會采用自制的‘電鋸’切割。因為小車受力都不大，因此大量采用膠接，簡化零件及零件裝配。調試過程會通過微調等方式改變小車的參數進行試驗，在試驗的基礎上驗證小車的運動規律同時確定小車最優的參數。
關鍵字：無碳小車參數化設計軟件輔助設計微調機構靈敏度分析
目錄
　　　摘要 2
　　　一緒論 5
　　　1.1本屆競賽命題主題 5
　　　1.2小車功能設計要求 5
　　　1.3小車整體設計要求 6
　　　1.4小車的設計方法 6
　　　二方案設計 7
　　　2.1車架 10
　　　2.2原動機構 10
　　　2.3傳動機構 11
　　　2.4轉向機構 11
　　　2.5行走機構 13
　　　2.6微調機構 14
　　　三技術設計 15
　　　3.1建立數學模型及參數確定 16
　　　3.1.1能耗規律模型 16
　　　3.1.2運動學分析模型 18
　　　3.1.3動力學分析模型 23
　　　3.1.4靈敏度分析模型 25
　　　3.1.5參數確定 26
　　　3.2零部件設計 27
　　　3.3整體設計 30
　　　3.3.1整體裝配圖 30
　　　3.3.2小車運動仿真分析 31
　　　四小車制作調試及改進 32
　　　4.1小車制作流程 32
　　　詳見工藝分析方案報告 32
　　　4.2小車調試方法 32
　　　4.3小車改進方法 32
　　　五評價分析 33
　　　5.1小車優缺點 33
　　　5.2自動行走比賽時的前行距離估計 33
　　　5.3改進方向 33
　　　六參考文獻 33
　　　七附錄 34
　　　7.1裝配圖 34
　　　7.2耗能分析程序 38
　　　7.3運動學分析程序 39
　　　7.4動力學分析程序 41
　　　7.5靈敏度分析程序 43
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