基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述 王攀 吴静摘 要 根据第六届全国大学生工程训练综合能力竞赛项目要求，依据机械原理与机械设计相关基础知识及已有的实践经验，设计制作基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车根据小车理论轨迹，计算传递机构和转向机构的各个参数，用 SolidWorks 进行运动仿真，优化参数本小车在第六届全国大学生工程训练综合能力竞赛四川赛区中绕了12个双“8”，基本达到设计目标关键词 无碳小车；平面凸轮；运动仿真；结构设计随着社会的发展，人们的节能环保意识逐步增强，“无碳”的设计理念也越来越受到重视，发展节能环保机械已经成为机械领域研究的热点，第六届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题为“以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车”本文根据大赛规定，设计一种能够绕双“8”轨迹行走的无碳小车，包括了特定的微调装置，传动装置和变径定比滑轮1 结构设计1.1 设计要求根据以往传统项目的经验，无碳小车的结构主要是动力机构、驱动机构、转向机构、传动机构等1.2 动力机构为了充分利用砝码的重力势能，小车采用变径定比滑轮[1]，绕线轴通过细绳与大径轮相连，砝码通过细绳与小径轮相连，通过力矩计算和实践得出大小径之比R1∶R2=1.5∶1时得到理想效果。
1.3 传动机构无碳小车对于传动机构的要求为：效率高、传动稳定、结构简单，由于齿轮传动刚好具有上述特点，因此本小车选用齿轮传动此在设计小车时，将三级齿轮传动分为了两个部分，绕线轴向后将动力传递给主动轮时采用二级齿轮传动，传动比为i1∶i2∶i3=1∶2∶3.5；绕线轴向前传动时与凸轮齿轮采用一级齿轮传动，传动比为i4∶i5=2∶1，模数为0.61.4 转向机构2 Solidworks仿真2.1 轨迹影响因素分析轨迹的形状和重合度与凸轮的轮廓、凸轮的位置、小车制造精度以及比赛场地有关仿真分析时凸轮轮廓需要在仿真中根据轨迹微调凸轮位置分析时，我们以前轮轴线为基准，凸轮安装位置与推杆控制在同一水平高度，通过控制前轮与凸轮水平距离L3的大小控制前轮转角，L3增大，前轮左右转角减小，小车转弯半径增大；L3减小，前轮左右转角增大，小车转弯半径减小2.2 仿真步骤根据小车理论数据，运用SolidWork三维软件建模和装配，并且运用Motion分析仿真模拟小车轨迹，具体步骤如下由图3可知，轨迹基本完全闭合，测得L=33.7mm，为理想轨迹3 实战验证与总结（1）通过对大赛规则和场地分析，计算绕行轨迹總长，设计小车结构及凸轮参数。
2）通过Solidworks仿真，获得理想凸轮轮廓和前轮与凸轮水平距离L33）在第六届全国大学生工程训练综合能力竞赛初赛中绕12个双“8”轨迹，进入决赛，获得四川省一等奖参考文献[1] 张宝庆，肖富阳，黎晓琳，等.重力势能小车"轨迹法"创新结构优化设计[J].机械传动，2012，36（03）：32-34.[2] 胡越铭，高德文，张瑞，等.基于凸轮组合机构的"8"字形无碳小车创新设计[J].北方工业大学学报，2014，26（1）：39-41. -全文完-。