《金工实习》综合创新项目。
设计说明书。
题目： 无碳小车。
2023年 12 月。
目录。一、本作品的创新与特色简介；
二、设计方案拟定；
三、动力与传动方案的设计、计算与分析；
四、动作执行机构的设计、计算与分析；
五、其它设计计算与说明，设计总结；
六、附录：装配图、零件图和实物模型**若干张。
一：本作品的创新与特色简介；
所有的动力来自载荷重物，所纯机械结构，无碳排放；
在转向方面，采用内凸轮连杆机构，使得转向的角度、时间更加精确，并辅助以有图的可调机构，是转向调节更加明确。
在重物下落阶段，增加了一动滑轮，使得做功行程加长，并合理的利用了扭矩。
绕桩曲线部分的轨迹无需精确的计算出，由上图的机构可在完成后对中间连杆进行调试，已达到目标要求。
二：设计方案拟定；
小车的方案设计关键在于传动部分与转向部分。
传动部分；传动部分的问题在于是用什么进行传动，齿轮、带轮、直接驱动等。最后结合传动的效率、制作的难易程度，最终确定了采用二级齿轮进行传动，如有图所示。此方案的优点在于，以中间轴为主动轴，以小于1的传动比带动后轮，再以大于1的传动比带动凸轮轴，这样就很好的解决了行驶路程与转向周期间的关系，并且将传动比控制在合理数值内。
另外，以一个动滑轮来增加做功行程，减小瞬时扭矩，使小车前进平缓。缺点在于，采用了二级齿轮组，使得摩擦耗能增加，机械效率降低。
转向部分；转向部分在于采用什么机构，最大的争议在于是采用内凸轮还是外凸轮。最终确定是采用内凸轮连杆机构。原因在于采用外凸轮的话需要在连杆的回程部分提供一个力——增加一个弹簧；如果这样的话，可能会因为的弹簧的弹性系数，及位置的放置问题上增加设计的难度。
而采用内凸轮的话就不存在这些问题，不过增加了整体的重量，但这可以通过将凸轮在合理的条件下将其镂空来解决。为了使后期调整时有更大的可能性，因此在连杆部分采用了右图的结果，如此便可以使小车的转向更加的准确。
材料方面；除了前后轮采用有机玻璃之外，其余的材料都采用铝材。
底板：厚3mm的铝板，300*160*3.
后轮：直径160的有机玻璃，厚5mm。
其它采用铝块，加工成所需规格。
三：动力与传动方案的设计、计算与分析；
后轮 160，前轮 40；
绕线桩：主体 20 开头一圈 25 最后一圈 15；如下图所示。
齿轮：m=1.25
主动轮齿轮1：z1=42
主动轮齿轮2：z2=18
后轮轴齿轮：z3=22
凸轮轴齿轮：z4=41
数学推导：目标路程15m, 15000/500=30 即需变速30倍。
1、 动滑轮处变速为2.
2、 齿轮处 z1/z3=42/22=1.91
3、 绕线桩与后轮直径之比 160/20=8
可得：2*1.91*8=30.55≈30
计算易得：绕线桩处绕线圈数为1000/20/3.14=15.9圈。
认为一周期的路径长度为2186mm.
有：后轮转动2186/160/3.14=4.3511圈，而凸轮为1圈。
传动比：(z4/z2)*(z1/z3)=4.3505≈4.3511
即可实现周期性转动。
四、动作执行机构的设计、计算与分析；
小车的目标轨迹如下图所示；
如设计方案中的转向机构分析，通过内凸轮来带动连杆机构，最后实现推动前轮转向。
凸轮的轮廓设计上，其前后的回程差20mm，再通过对前面的连杆机构的条件，使其达到我们所设定的路线。
并对小车用pro/e进行整体的结构**模拟。
五、其它设计计算与说明，设计总结；
在设计目标上，该小车的整体传动性能是好的。由于除标准件外所有零件都是团队加工制作，很大程度上得依赖于制作的精度。因为整体的传动效率直接影响到小车的前进距离。
车整体成本分析（参考网上**）：
铝材成本： 75元。
前后轮成本： 35元。
标准间成本： 50元。
铝管成本： 10元。
设计总结：本次竞赛命题要求中，以给定的能量设计三轮小车带动给定负载进行避物运行。本方案设计中，整体分为前轮转向，动力设计，成本分析三大部分展开设计。
前轮设计中，采用可调节的机构连接，并配以内凸轮结构一个很好的方案，但与此同时对于制作精度的要求就更高，精度的直接影响着转动的幅度与间隔。
动力设计方面，比较中规中矩，由于采用了二级传动，对于机械传动效率的要求也就更高了。在起步、行进中与停止阶段，通过绕线桩的形状，给予主动轴不同的扭矩，更好的带动小车。
成本分析中，没有考虑制作工具的相关成本，如果可以实现底板的一次成型，将会减少工序，增大精度要求。同时其费用也将加大。综合成本，暂且不能确定。
该法案设计中，通过pro/e对小车进行了整体的结构**，对于设计的合理性判断有很大的帮助。
proe****地址：tudou网。
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