“8”字循跡無碳小車結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

張清華

摘 要：筆者主要對(duì)無碳小車結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括設(shè)計(jì)思路，特色創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明，總體方案展示及總結(jié)和體會(huì)。

關(guān)鍵詞：無碳小車；創(chuàng)新結(jié)構(gòu)；微調(diào)

1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)“8”字形路線小車的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，小車轉(zhuǎn)向輪應(yīng)在一定角左右周期性擺動(dòng)，根據(jù)這一原理我們采用凸輪的形式來實(shí)現(xiàn)這一周期性定角擺動(dòng)，且選擇與之相應(yīng)后輪傳動(dòng)比來滿足要求；車架我們采用方形版結(jié)構(gòu)，考慮到節(jié)約加工成本，底板重量等因素，我們和加工中心進(jìn)行聯(lián)系，使用鋁合金材料，采用較為方便的激光切割進(jìn)行加工；齒輪齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比精確，工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用的功率、速度和尺寸范圍大的優(yōu)點(diǎn)，因此傳動(dòng)方式我們采用齒輪和動(dòng)滑輪相結(jié)合 ；考慮到小車在運(yùn)動(dòng)過程中后輪會(huì)產(chǎn)生一定的差速，對(duì)于差速的處理，本設(shè)計(jì)采用單輪驅(qū)動(dòng)。由于驅(qū)動(dòng)輪越大，滾阻系數(shù)越小，行走距離遠(yuǎn)，因此選擇較大的輪驅(qū)動(dòng)車體。

2 特色創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明

我們對(duì)無碳小車進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要保證小車能穩(wěn)定的進(jìn)行8字行走，我們要保證各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)精確可靠，由于采用凸輪結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，則對(duì)凸輪形狀的設(shè)計(jì)必須考慮周全。另外微調(diào)機(jī)構(gòu)在保證平穩(wěn)前行過程中也起到極為關(guān)鍵的作用?？紤]到加工難度及成本，設(shè)計(jì)了單輪驅(qū)動(dòng)。栓線處為梯形原動(dòng)輪。起始時(shí)，原動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑較大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，有利起動(dòng)。其次，起動(dòng)后，原動(dòng)輪的半徑變小，轉(zhuǎn)速提高，轉(zhuǎn)矩變小，和阻力平衡后作勻速運(yùn)動(dòng)。原動(dòng)輪的半徑變小，使總轉(zhuǎn)速比提高。下面主要對(duì)小車凸輪設(shè)計(jì)以及微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。

2.1 凸輪設(shè)計(jì)

首先我們根據(jù)小車行走的8字軌跡形狀進(jìn)行凸輪的理論形狀設(shè)計(jì)，如圖1所示，考慮到實(shí)際加工出來的凸輪有一定的厚度，必將導(dǎo)致用理論形狀加工出來的凸輪形狀所走出來的軌跡與實(shí)際軌跡存在誤差，我們通過分析，將加工出來的凸輪形狀作為初步大致凸輪，然后采用調(diào)試掌握相關(guān)規(guī)律，將因凸輪厚度引起的誤差采用手動(dòng)磨削的方式減小到最小，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后得到滿意的凸輪形狀。

2.2 微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于前面確定了轉(zhuǎn)向采用凸輪機(jī)構(gòu)換向方案，為了提高準(zhǔn)確度，適應(yīng)性，因此就必須加上微調(diào)機(jī)構(gòu)，對(duì)誤差進(jìn)行修正。微調(diào)機(jī)構(gòu)可以采用下面兩種方式

（1）凸輪軸向可移動(dòng)一微小位移，從而調(diào)整凸輪與推桿接觸點(diǎn)的位置，來調(diào)節(jié)八字大小，如圖2為本文所設(shè)計(jì)凸輪微調(diào)裝置。

（2）前輪底實(shí)現(xiàn)一定距離的前后移動(dòng)，如圖3所示為本設(shè)計(jì)前輪微調(diào)機(jī)構(gòu)。

3 總體方案展示及總結(jié)體會(huì)

圖4為本設(shè)計(jì)的總體裝配圖，在本次設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，我們對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行原理和運(yùn)動(dòng)軌跡 線有了更深層次的了解。我們借助計(jì)算機(jī)輔助繪圖、建模、進(jìn)行分析等，對(duì) CAD 、SolidWorks 等軟件有了更進(jìn)一步的掌握和體會(huì)。

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