益智循迹机械小车说明书概述.doc

2012国家级大学生创新创业计划 益智循迹机械小车 设计说明书 设计： 指导老师： 二〇一三 年 六 月 摘要 本设计以机械能为动力源，设计开发一种可以按一定轨迹行进的机械小车，通过机械装置的调整与操作可直观的展示机械能量转化、能量守恒、机械传动原理的奥秘，开发智力，培养其对机械设计的兴趣。 根据益智循迹机械小车基本功能，将其分为能量转换机构、传动机构、转向机构、微调机构四个模块进行设计开发。能量转换机构采用了发条、绕线轮的结构组成，将弹簧的弹性势能转化为动能驱动小车运动；传动机构采用了直齿圆柱齿轮传动，并基于齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度对齿轮的有关参数设计，同时为了降低成本，在设计的过程中，利用UG软件对齿轮进行了运动仿真；转向机构是小车设计的核心，采用齿轮+凸轮的传动方案控制小车转向，完成避障行走；微调机构采用螺母、丝杠的微调方案弥补零件加工、装配的误差，从而使益智循迹机械小车达到按照预定的轨迹避障行走、找到最佳起跑点的目的 使用者通过观察样机的工作原理，并亲手调试，改变小车的可调变量，观察其行走规律，从而以游戏的形式锻炼了者的，使人们获得身心健康，增强自身的逻辑分析能力，和思维敏捷性。娱乐性也十分强。 steering gear transimission gear 目录 第一章 绪论 1 1.1 “S”型路线益智循迹机械小车设计的目的及意义 1 1.2 益智循迹机械小车的设计思路 1 第二章 益智循迹机械小车的方案设计阶段 2 2.1总体方案分析 2 2.2车架设计理念 3 2.3动力部分 4 2.4机械传动机构 4 2.5转向机构的方案分析 4 2.6差速机构的设计 5 2.7 微调机构 5 第三章 益智循迹机械小车的技术设计 7 3.1 能量耗散分析模型 7 3.2 小车驱动及转向原理分析 8 3.3 计算小车的传动比 9 3.4 小车行走路程估算 11 3.5 齿轮的设计与强度校核 11 3.5.1第一对齿轮的分析设计 11 3.5.2第二对齿轮的分析设计 17 3.6 凸轮的设计计算 17 3.7 轴的强度校核 24 3.7.1 驱动轴的强度校核 24 3.7.2 后轮轴的强度校核 28 第四章 益智循迹机械小车主要零件的加工 34 4.1 小车的底板设计及加工 34 4.2 车轮的设计与加工 39 4.3 轴承支座的设计加工 44 4.4 齿轮的加工 45 第五章 益智循迹机械小车的整体设计 48 5.1 小车样机展示 48 5.2 小车制作调试及改进 48 5.3 分析讨论小车如何实现变桩距的避障行走 50 5.4 小车优缺点 50 致谢词 51 参考文献： 52 第一章 绪论 1.1 “S”型路线益智循迹机械小车设计的目的及意义 本设计以机械能为动力源，设计开发一种可以按一定轨迹行进的机械小车，通过机械装置的调整与操作可直观的展示机械能量转化、能量守恒、机械传动原理的奥秘，开发智力，培养其对机械设计的兴趣。 使用者通过观察样机的工作原理，并亲手调试，改变小车的可调变量，观察其行走规律，从而以游戏的形式锻炼了者的，使人们获得身心健康，增强自身的逻辑分析能力，和思维敏捷性。娱乐性也十分强。 图1.1 益智循迹机械小车设计基本步骤 第二章 益智循迹机械小车的方案设计阶段 2.1总体方案分析 对命题进行分析，小车需要完成发条的弹性势能转换成动能、驱动小车行走、转向机构控制小车转向，在行走的过程中自行避开障碍物，实现越障功能。为达到调试方便的目的、以尽可能少的投入生产， 图2.1 益智循迹机械小车的设计方案 根据提出的方案，在满足性能要求的同时，也要考虑加工、制造成本等各方面因素，权衡利弊。首先小车要保证设计的结构能完成避障行走的性能，行走轨迹差之毫厘谬以千里，所以对方案的要选择可调的方案，便于对轨迹进行修正。为了是小车在有限的重力势能的作用下行走最远，这就要求小车要具有很小的质量。为此，选用较轻的材料作为小车的主题材料。 图2.2 提高益智循迹机械小车的运动性能示意图 图2.3 提高益智循迹机械小车的工艺性能示意图 2.2车架设计理念 由于车子整体较轻，所以车架受力不大，为尽量减轻小车重量，采用铝合金板材加工。车架是益智循迹机械小车其他零件的定位基准，车架精度的高低直接决定小车性能的好坏。采用铝合金板材便于机械加工（本设计的底板采用线切割加工）、重量轻。在保证其加工精度的同时也减轻了其重量。 2.3动力部分 为了将发条的弹性势能转化为小车的驱动力需要能量转换机构。本设计的方案是