1.3小车整体设计要求
小车设计过程中需要完成:机械设计、工艺方案设计、经济成本分析和工程管理方案设计。命题中的工程管理能力项要求综合考虑材料、加工、制造成本等各方面因素,提出合理的工程规划。设计能力项要求对参赛作品的设计具有创新性和规范性。命题中的制造工艺能力项以要求综合运用加工制造工艺知识的能力为主。
1.4小车的设计方法
小车的设计一定要做到目标明确,通过对命题的分析我们得到了比较清晰开阔的设计思路。作品的设计需要有系统性规范性和创新性。设计过程中需要综合考虑材料 、加工 、制造成本等各方面因素。
小车的设计是提高小车性能的关键。在设计方法上我们借鉴了参数化设计 、优化设计 、系统设计等现代设计法发明理论方法。采用了MATLAB、PROE等软件辅助设计。下面是我们设计小车的流程(如图一)
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图一
二 方案设计
通过对小车的功能分析小车需要完成重力势能的转换、驱动自身行走、自动避开障碍物。为了方便设计这里根据小车所要完成的功能将小车划分为五个部分进行模块化设计(车架 、原动机构 、传动机构 、转向机构 、行走机构 、微调机构)。为了得到令人满意方案,采用扩展性思维设计每一个模块,寻求多种可行的方案和构思。下面为我们设计图框(图二)
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图二
在选择方案时应综合考虑功能、材料、加工、制造成本等各方面因素,同时尽量避免直接决策,减少决策时的主观因素,使得选择的方案能够综合最优。
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图三
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2.1车架
车架不用承受很大的力,精度要求低。考虑到重量加工成本等,车架采用木材加工制作成三角底板式。可以通过回收废木材获得,已加工。
2.2原动机构
原动机构的作用是将重块的重力势能转化为小车的驱动力。能实现这一功能的方案有多种,就效率和简洁性来看绳轮最优。小车对原动机构还有其它的具体要求。1.驱动力适中,不至于小车拐弯时速度过大倾翻,或重块晃动厉害影响行走。2.到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小,避免对小车过大的冲击。同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上,如果重块竖直方向的速度较大,重块本身还有较多动能未释放,能量利用率不高。3.由于不同的场地对轮子的摩擦可能不一样,在不同的场地小车是需要的动力也不一样。在调试时也不知道多大的驱动力恰到好处。因此原动机构还需要能根据不同的需要调整其驱动力。4.机构简单,效率高。
基于以上分析我们提出了输出驱动力可调的绳轮式原动机构.和两级减速的齿轮结构。如下图四
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