無碳小車方案設(shè)計(jì)論文

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1、摘要針對某一種運(yùn)行要求來說，最簡單有效的機(jī)械結(jié)構(gòu)，必然是最理想、最復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型。外觀簡單、制造方便、運(yùn)行效率高的模型必然是基于復(fù)雜高等數(shù)學(xué)建模的模型。即數(shù)學(xué)建模過程越復(fù)雜，則生產(chǎn)出的機(jī)械結(jié)構(gòu)越簡單。本著這一思想，結(jié)合對無碳小車規(guī)則改進(jìn)的充分利用，現(xiàn)對本組小車設(shè)計(jì)思路及過程作一綜述。關(guān)鍵字：無碳小車；非勻速比傳動(dòng)；離心離合器目錄一、小車布局的確定（3）二、驅(qū)動(dòng)輪主動(dòng)差速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路（3）（一）非圓齒輪副（3）（二）偏心輪纏放線機(jī)構(gòu)（4）（三）偏心輪同步帶機(jī)構(gòu)（4）（1）同步帶安裝間隙的利用（6）（2）彈簧張緊（6）（3）偏心輪（凸

2、輪）張緊（6）（4）張緊機(jī)構(gòu)最終方案選擇（7）三、相關(guān)計(jì)算（8）（一）轉(zhuǎn)速比計(jì)算（8）（二）小車行駛軌跡計(jì)算（9）四、兩種限速離心離合器（11）（一）摩擦塊離心離合器（12）（二）摩擦盤離心離合器（12）五、結(jié)語（13）無碳小車設(shè)計(jì)方案的確定，總體來說是一個(gè)由機(jī)械結(jié)構(gòu)布局到數(shù)學(xué)模型再回歸到機(jī)械結(jié)構(gòu)的過程。依據(jù)此思路，現(xiàn)綜述我組小車設(shè)計(jì)思路如下：一、小車布局的確定與上屆比賽相比，此次選修課對小車設(shè)計(jì)的要求即規(guī)則做出了一定的調(diào)整，其重點(diǎn)在于1、車輪數(shù)量不限2、驅(qū)動(dòng)輪位置及數(shù)量不限3、車輪布局不限。經(jīng)過對規(guī)則的深入研究，依據(jù)充分利用規(guī)則

3、的原則，我組經(jīng)過討論，大體確定了一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊的設(shè)計(jì)布局，即依靠驅(qū)動(dòng)輪主動(dòng)差速，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向一體的二輪主動(dòng)差速驅(qū)動(dòng)、一輪自由隨動(dòng)的小車布局。此種布局將轉(zhuǎn)向與驅(qū)動(dòng)合為一體,必然大幅縮減零件數(shù)量及整車尺寸。二、驅(qū)動(dòng)輪主動(dòng)差速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路對于驅(qū)動(dòng)輪來講，只需要一側(cè)輪與另一側(cè)線速度不同，就會(huì)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)彎半徑而使小車依某一瞬心發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。而這種轉(zhuǎn)動(dòng)又是周期性的，所以只需使兩側(cè)輪線速度差作周期性變化。對于單側(cè)輪來講，則需要一個(gè)勻速比傳動(dòng)，綜合兩側(cè)差速周期性變化的要求來說，只需將一側(cè)轉(zhuǎn)速峰值與另一側(cè)低點(diǎn)同時(shí)發(fā)生，兩側(cè)運(yùn)行周期相同即可實(shí)現(xiàn)。所

4、以依照此布局的小車其關(guān)鍵在于非勻速比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中主要考慮了一下幾種非勻速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)非勻速傳動(dòng)的非I員I齒輪副可能的形式有橢I員I齒輪副、卵線齒輪副和偏心圓齒輪副等幾種。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的明顯優(yōu)勢就是傳動(dòng)效率高、機(jī)構(gòu)可靠、誤差小，但是非圓齒輪副對于我們現(xiàn)有的實(shí)力來講，它的缺點(diǎn)是巨大的，即計(jì)算復(fù)雜、加工困難、調(diào)試空間狹窄。所以經(jīng)過考慮，此種機(jī)構(gòu)基本可以排除不用。(―)偏心輪纏放線機(jī)構(gòu)通過如圖所示的一組共軸異相位偏心線輪實(shí)現(xiàn)一個(gè)放線一個(gè)收線帶動(dòng)從動(dòng)輪軸的非勻速傳動(dòng)。為防止線繩打滑可將線繩末端同定在偏心線輪上。此種機(jī)構(gòu)的最主

5、要缺陷在于線繩伸縮量對其運(yùn)行精度影響較大，且線的伸縮量難以計(jì)算,不口J預(yù)知性較難克服。因此排除此種機(jī)構(gòu)。(三)偏心輪同步帶機(jī)構(gòu)通過偏心輪的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)從動(dòng)輪的非勻速旋轉(zhuǎn)，并達(dá)到周期性變化的要求。而11就計(jì)算和加工來說，偏心輪不需要計(jì)算節(jié)曲線，也不需要加工形狀復(fù)雜的外形，只需加工正圓即可。但是，如果采用此種偏心輪同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的話，也會(huì)出現(xiàn)一些問題。如圖:圖示的是偏心輪的兩種極限位置，借此說明偏心輪在不同相位時(shí)所需的同步帶長度是不同的。所以需要i個(gè)幾種防止同步帶松動(dòng)脫出的機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)此套非勻速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行。首先同步帶的長

6、度應(yīng)滿足主動(dòng)偏心輪與從動(dòng)輪I員I心距最大，即所需皮帶長度最大時(shí)的量。隨著偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輪間的圓心距會(huì)變小，所需皮帶長度會(huì)變短,原來安裝的同步帶這吋會(huì)松弛下來，甚至脫出齒槽。所以解決問題的核心應(yīng)該是如何張緊變松弛的皮帶。(1)同步帶安裝間隙的利用當(dāng)偏心輪偏心距不大時(shí)，可以依靠同步帶齒高實(shí)現(xiàn)間隙增大但不打滑的效果，不令加張緊機(jī)構(gòu)。此種方案僅適用于偏心距不大且同步帶具冇較合適的齒形吋的情況。而且極易導(dǎo)致傳動(dòng)精確度的下降，增大不可控性。(2)彈簧張緊添加如圖所示的一個(gè)張緊輪，并通過彈簧的彈力被動(dòng)調(diào)節(jié)張緊輪的位置，在皮帶變松弛時(shí)頂起，張緊

7、皮帶；所需皮帶變長時(shí)彈簧受力，張緊輪減小位移量。(3)偏心輪(凸輪)張緊—7^張緊輪設(shè)計(jì)成偏心輪（凸輪）形狀，置于同步帶內(nèi)側(cè)，依靠同步帶的齒撥動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，并利用其非圓外廓實(shí)現(xiàn)張緊。此種機(jī)構(gòu)張緊程度控制精確，同步帶受力均勻，效率高、可靠性好；但是缺點(diǎn)在于計(jì)算負(fù)擔(dān)繁重，如果需要凸輪的話還會(huì)給加工帶來難度，而且要實(shí)現(xiàn)在調(diào)試屮隨主動(dòng)偏心輪偏心距的變化而變化，其難度和成木都會(huì)成倍增加。（4）張緊機(jī)構(gòu)最終方案選擇最終方案確定為彈簧張緊，原因如下：①較Z無另加張緊機(jī)構(gòu)而言可調(diào)試范圍大、傳動(dòng)效杲好、安全系數(shù)高；②較之偏心輪（凸輪）張緊機(jī)構(gòu)而言，計(jì)算

8、和加工簡單、便于調(diào)試；③當(dāng)主被動(dòng)輪圓心距由小變大吋要克服彈簧彈力，運(yùn)行阻力變大，大于平均值，彈簧儲(chǔ)存能量；當(dāng)主被動(dòng)輪圓心距由大變小時(shí)彈簧要釋放能量，運(yùn)行阻力變小，小于平均值。如圖示：左右兩邊偏心輪相位相差180度，兩邊的受力情況和運(yùn)轉(zhuǎn)情況都相反，因