一種新環(huán)型勢能無碳小車設(shè)計

1 工況要求

假設(shè)驅(qū)動車場地為5200mm×2200mm長方形平面區(qū)域(如圖1所示)，沿直線賽道中心線上放置4個障礙樁，最初障礙樁是從出發(fā)線開始按平均間距1000mm擺放。

小車運行方向必須為逆時針，缺口處放置活動隔板，第一障礙物和第四障礙物位置不變，中間兩根障礙物(第二根障礙物和第三根障礙物)的位置在-300～+300mm范圍內(nèi)沿賽道同向調(diào)整。

2 環(huán)型無碳小車結(jié)構(gòu)設(shè)計

為保證小車按預(yù)期軌跡行駛，小車基本結(jié)構(gòu)應(yīng)包括傳動機構(gòu)、原動機構(gòu)、行進機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、微調(diào)機構(gòu)等?？紤]到行進過程中轉(zhuǎn)彎的影響，為防止小車側(cè)翻及車輪打滑，因此小車行進速度不宜過快，行進過程要盡量平穩(wěn)，整車重心要低。由于小車全部驅(qū)動能量來自砝碼下落所產(chǎn)生的重力勢能，因此小車在傳動過程中應(yīng)使能量損失盡可能的小，以保障小車能夠行駛更遠的距離。同時，為使加工方便，小車整體結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單。

要做好農(nóng)村小學校的管理，管理者的知識結(jié)構(gòu)、人格修養(yǎng)、處事風格、能力水平等等都是重要的因素，這需要管理者做教育教學的標兵、做為人處事的楷模、做引領(lǐng)發(fā)展的智者。

2.1 傳動機構(gòu)設(shè)計

由于小車在行駛過程中所獲總能量為定值，故在設(shè)計中要求能量損失低，因此要求傳動效率高，能量損失低。通過對比分析帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動三種不同傳動形式的優(yōu)缺點可知齒輪傳動具有傳動效率高、傳動比恒定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，故用于小車傳動機構(gòu)中最為合適。

在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，圓錐形繞線輪雖然具有足夠的啟動轉(zhuǎn)矩驅(qū)動小車行進，但存在著一定缺陷。若錐形繞線輪錐度過小，則會使得小車啟動后持續(xù)保持加速運動狀態(tài)，易造成小車運行速度過快從而發(fā)生滑移甚至側(cè)翻現(xiàn)象，且會造成小車理論行駛距離變短。若錐形繞線輪錐度過大，在繞線操作過程中極易發(fā)生脫線等情況，不易操作。

經(jīng)綜合考慮，小車采用凸輪推桿機構(gòu)作為其轉(zhuǎn)向機構(gòu)，如圖5所示，凸輪與繞線輪同軸并由繞線輪驅(qū)動進行同步轉(zhuǎn)動，推桿與前輪支架相連帶動前輪擺動，進行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。通過設(shè)計凸輪形狀，保證前輪左右轉(zhuǎn)角角度與小車當前所在位置相對應(yīng)，實現(xiàn)了小車轉(zhuǎn)向問題。

為使小車獲得更遠的行進距離，傳動比應(yīng)盡量大些，并且各級傳動比分配要合理，避免單擊傳動比過大造成小齒輪磨損加劇，導(dǎo)致齒輪壽命變短。小車齒輪模數(shù)為1，Z

=120，Z

=Z

=20，Z

=110。總傳動比為i。

i=i

*i

=33

2.2 原動機構(gòu)設(shè)計

3.深推“兩學一做”，貫徹學習精神。公司領(lǐng)導(dǎo)班子以身作則、率先垂范，每月積極參加黨委中心組集中學習，各黨支部、黨小組通過講黨課、學習研討、知識競賽、黨員輪訓(xùn)、撰寫學習心得等多種方式深入學習宣傳貫徹黨的十九大精神和習近平總書記系列重要講話精神及治國理政新理念新思想新戰(zhàn)略，不斷武裝頭腦、指導(dǎo)實踐，以高度的責任擔當精神，用實際行動和強力舉措推動黨的十九大精神落地生根、開花結(jié)果。

2.3 行進機構(gòu)設(shè)計

小車在行進過程中，由于受到加工精度、安裝精度、環(huán)境因素及人工啟動誤差等影響，其運動實際軌跡與理論軌跡必將出現(xiàn)一定偏離，因此需要設(shè)立微調(diào)機構(gòu)對誤差進行修正以盡量減少該偏移值。小車微調(diào)機構(gòu)由微分頭及一組微調(diào)塊組成，如圖7所示，通過旋轉(zhuǎn)微分頭從而改變推桿與小車前輪之間的初始夾角角度，從而達到改變小車運行軌跡的目的

。

2.4 轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計

為使小車按規(guī)定路線行進，小車需要具備一定規(guī)律的轉(zhuǎn)向，其前輪需要按照當前所在位置左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)至某一角度。并且由于小車運動速率是連續(xù)的，因此前輪轉(zhuǎn)彎曲率不能突變過大，以免產(chǎn)生側(cè)翻和滑移。轉(zhuǎn)向機構(gòu)是小車的核心機構(gòu)

，對于該機構(gòu)的要求包括結(jié)構(gòu)簡單、準確度高、運行平穩(wěn)等。

目前，伊拉克國內(nèi)主要分為3股勢力：南部人口占伊拉克多數(shù)的什葉派、北部的庫爾德人以及巴格達以北以及以西的遜尼派。根據(jù)伊拉克戰(zhàn)后各方達成的政治默契，伊政府總理由什葉派擔任，議會議長由遜尼派擔任，總統(tǒng)由庫爾德人擔任。歷史上處于領(lǐng)導(dǎo)地位而戰(zhàn)后政治上被邊緣化的遜尼派不愿接受新的政治秩序。

凸輪設(shè)計采用以下思路，將凸輪平分為N份，當凸輪轉(zhuǎn)動(360/N)°，主動輪運動距離為L。設(shè)定前輪轉(zhuǎn)角θ，已知參數(shù)前后軸距離 A、主動輪偏距E、節(jié)點距離 L，由 MATLAB軟件計算出凸輪基圓半徑R0

。其運動仿真曲線如圖6所示。

1)在溫室中，通過與非靜電對比試驗可以看出在靜電作用下霧滴粒數(shù)和平均粒徑的沉降分布狀態(tài)得到了明顯的改善，已經(jīng)達到了生物最佳粒徑20～50μm的防治需要，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代噴霧的要求。

2.5 微調(diào)機構(gòu)設(shè)計

小車在轉(zhuǎn)彎時，左右輪上勢必會產(chǎn)生差速，因此在不采取措施的情況下，差速會影響小車運行的穩(wěn)定性并使后輪產(chǎn)生滑移，一方面將會產(chǎn)生滑動摩擦，使得能量被大量消耗，另一方面小車行駛軌跡也會與預(yù)定軌跡產(chǎn)生偏移，影響小車的正常繞障。因此小車采用單輪驅(qū)動，并將轉(zhuǎn)向輪與驅(qū)動輪放在同一側(cè)(如圖4所示)，這樣的單輪驅(qū)動可以避免轉(zhuǎn)彎時產(chǎn)生的差速影響。

(1)小車在材料選擇上，支撐桿、前支撐座、前纏線輪及套筒等部分部件可以使用3D打印

，成型精度高，成型速度快，節(jié)省了大量人力與物力

。

3 原動機構(gòu)優(yōu)化

齒輪傳動雖然效率高，但仍有部分能量損失，考慮到為使傳動效率盡量高，應(yīng)使用較少對齒輪進行傳動，從而使得傳動過程中能量損失最小。然而，為小車行駛距離盡可能遠，應(yīng)采用較大傳動比使重物下落相同的距離時小車行駛的距離更遠。綜合以上情況，故采用二級齒輪傳動?？紤]到啟動時，小車需要的啟動轉(zhuǎn)矩較大，而在行駛過程中所需轉(zhuǎn)矩較小，因此需要設(shè)計一錐形繞線輪過渡小車運行時所受轉(zhuǎn)矩，通過控制繞線輪的徑向矢量來實現(xiàn)對小車驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，從而控制小車行進速度，獲得較大的行進距離，提高小車整個運行系統(tǒng)的穩(wěn)定性。傳動機構(gòu)示意圖如圖2所示。

基于上述情況，設(shè)計一種帶擋邊的螺旋繞線輪，利用擋邊及螺旋凹槽固定細繩的纏繞軌跡，從而簡化人工操作。同時采用大錐度過渡啟動部分至穩(wěn)定運行部分的繞線，使小車在具有足夠啟動轉(zhuǎn)矩的同時，在啟動后有擁有較小的轉(zhuǎn)矩使得小車穩(wěn)定行進，避免了小車在運行過程中因行進速度過快而產(chǎn)生的不良影響。螺旋繞線輪如圖9所示。

原動機構(gòu)作用為將砝碼下落消耗的重力勢能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動小車的機械能。因此應(yīng)使原動機構(gòu)在滿足功能需求的前提下盡量簡單。小車采用定滑輪、繞線輪、細線及相關(guān)支撐構(gòu)成原動機構(gòu)，其原理圖如圖3所示。定滑輪采用同心大小輪結(jié)構(gòu)

，可依據(jù)實際地面摩擦力的大小調(diào)整細繩纏繞位置，使得小車能夠適應(yīng)不同場地，經(jīng)實際測試，將大小輪直徑確定為1：1.5。細繩一端系在砝碼上，另一端通過定滑輪纏繞在繞線輪上。纏繞繞線輪時要逐級纏繞，使得細繩逐漸向圓錐半徑增大的方向纏繞。通過這種結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以使小車獲得足夠的啟動轉(zhuǎn)矩驅(qū)動其行駛，并在行駛過程中基本保持較低的速率運動，可有效防止小車速度過快導(dǎo)致的車輪側(cè)滑或車身傾翻。支撐構(gòu)件中的支撐桿采用鋁管材料，原因是其質(zhì)量輕且剛度大，可以在滿足支撐強度的同時盡量減少小車整體重量。

4 加工工藝與實際調(diào)試

4.1 加工工藝

實際微調(diào)機構(gòu)如圖8所示。微調(diào)機構(gòu)對小車運行軌跡影響如下：擰緊微分頭，使得推桿與前輪夾角減小，小車整體左偏；擰松微分頭，使得推桿與前輪夾角增大，小車整體右偏。

存在價值是衡量一件物品的主要標準，針對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，應(yīng)當主動結(jié)合其文化價值與使用價值兩方面，如此才能體現(xiàn)及具備一定的市場受眾和突出其自身的市場價值。

(2)為方便軸承等標準部件的安裝，對于軸零件在加工時應(yīng)適當?shù)菇?，加工后可用砂紙打磨后拋光，去除零件表面毛刺。小車裝配完成后可用潤滑油進行潤滑，以減少零部件支架的磨損。

(3)由于受加工精度、安裝精度及環(huán)境因素等影響，小車在加工安裝后的運行軌跡將會與預(yù)期軌跡產(chǎn)生偏差，若此偏差較小，可通過微調(diào)機構(gòu)進行調(diào)整；若偏差過大，則需要對凸輪進行修正。為避免材料浪費及方便調(diào)整凸輪參數(shù)，可先采用亞克力板加工凸輪進行調(diào)試。在經(jīng)過對凸輪多次修正后，可再采用鋁合金等材料加工凸輪。

4.2 實際調(diào)試

在實際調(diào)試環(huán)節(jié)中，確定小車發(fā)車點位置、小車發(fā)車角度及初始凸輪角度極為重要。在確定小車發(fā)車位置及發(fā)車角度時，可先通過微調(diào)機構(gòu)調(diào)整小車整體運行軌跡，使其接近于理想軌跡，之后通過不斷微調(diào)小車位置及使用微調(diào)機構(gòu)不斷調(diào)整，確定小車最佳發(fā)車位置及角度。根據(jù)調(diào)試結(jié)果，對于發(fā)車角度及發(fā)車位置進行測量并記錄下來，以便提高發(fā)車的成功率。

⑦地方政府確保投入。地方各級政府要將水土保持治理經(jīng)費列入當年年度財政預(yù)算，并隨著財政收入好轉(zhuǎn)逐步增加水土保持工作經(jīng)費。根據(jù)規(guī)劃，每年市和縣級財政應(yīng)當安排治理水土流失生態(tài)修復(fù)投資1 000萬元以上，確保目標任務(wù)的全面完成。

5 結(jié)論

通過SolidWorks建模及Matlab仿真設(shè)計出一種環(huán)型賽道無碳小車，利用凸輪機構(gòu)實現(xiàn)了小車精準轉(zhuǎn)向，并且對原動結(jié)構(gòu)中的繞線輪進行了創(chuàng)新性設(shè)計，使得小車具有啟動轉(zhuǎn)矩大、運行平穩(wěn)、行駛距離遠、操作簡單等優(yōu)點。同時設(shè)計了微調(diào)機構(gòu)對于小車運行軌跡進行調(diào)節(jié)，使得小車具有良好的適應(yīng)性，小車小車整體示意圖如圖10所示。

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