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1、摘要本作品是提出一种“无碳”方法，即给定重力势能为5焦耳（取g=10m/s2）,质 量为1Kg的重块（050X65 mm）铅垂下降，落差5002mm，重块落下后，须被小车 承载并同小车一起运动，不允许掉落。带动小车的运行，即给定一重力势能，根据能 量转换原理，设计了一种可将该重力势能转化为机械能并用来驱动小车行走的装置。该自行小车在前行时能够以正弦曲线或余弦曲线轨迹自动避开赛道上设置的障 碍物（每间隔1米，放置一个直径为20mm，高为200mm的弹性障碍圆棒）。此模型最 大的特点是将重力势能转化为齿轮的转动，进而根据大小齿轮的粘合带动驱动轮和转 向轮，从而按照规定的路线完成任务。本文将对无碳小
2、车模型的设计过程，结构功能 特点等进行详细的介绍。关键词运动轨迹；能量转换；结构设计AbstractI IIIII IIiThis work is to propose a no carbon method that given for 5 jouleI I ii(gravitational potential energy take g = 10m/s2), quality as the heavy blockII!cl-11iciCLCC,:(1Kg 0 50 x 65 mm) vertical drop, divide lead 2mm, heavy pieces of 500 +, i
3、tI I1j 1 j 1 j 1r* j j1 j r* n nimust be carrying with car exercise with after fall , it not allowed to fall.II IIiDrive the car running, given a gravitational potential energy, according toII-the principle of energy conversion, design a kind of potential energy thatI Iican be transformed into Mecha
4、nical energy, the Mechanical energy used to drive装i the car walks .I IImi1j1 .1jj , 1 j 11. j 1iThe car when traveling can be automatic avoid the barriers with sineIIi:curve track or cosine curve track(intervals of 1 meter, placed a 20mm diameterI I订 and 200mm high for elasticobstacles round rods).
5、The model biggestI IIIicharacteristics is a potential energy into gear rotation, which according toIIthe gear adhesive rotation that drive the driven wheel and steering wheel,I Ii，than complete the task with the prescribed route .This paper will be detailing线iintroductionI IImi1in r* j 111 j 1jj1 r*
6、j iThe no carbon car model of the design process and the structure and functionII i characteristics .Trajectory； Energy Conversion； Structure Design目 录中文摘要!英文摘要I!第1章引言1II!第2章工作原理和设计理论推导8IIII2.1总体结构8II!2.2 proe软件介绍8I1第3章无碳小车设计的理路指导 27II!3.1小车的运动原理27II! 一I3.2小车各个尺寸设计的推导27I装第4章转向机构的设计4014.1自由度的计算40I II
7、4.2齿轮传动41II第5章计算I订5.1齿轮设计:5.2机构效率I5.3最远距离计算II5.4轴的校核I第6章结论及心得线参考文献55I!致谢57!I 附录58第1章引言!1.1 “环保在身边之无碳生活”一帖在东楚网黄石新闻网发出后，众多网友纷纷跟II帖支招，倡导“无碳生活”。多数网友认为，对社会整体而言，完全“无碳”难以做到，IIi但有意识地减少“碳排放”，却是随时随地可做的事，勿因善小而不为IIIIIII II11.2 随着社会科技的发展，人们的生活水平的提高，无碳对于人们来说，显得越来越III重要，建设无碳社会，使得生活更加的环保，没有任何的污染。II IIII IIi 1.3 无碳小
8、车的设计与发明，是国家和社会对能源问题和环境问题的更加重视。 装II IIII 1.4 “无碳车是比较环保的短途代步工具，节能、经济、方便，环保。因此，在人均拥I1有汽车比例很高的欧美发达国家，无一例外选择了提倡推广低碳车。”许多人认为，确I I订保无碳车道便利通达，既是现实选择，也是大势所趋。现在许多发达国家都把无碳技术II运用到各个领域，像交通，家庭用具等，这也是我国当今所要求以及努力的方向。II针对目前这一现状，我们设计了无碳小车模型，用重力势能转换为机械能提供了III一种全新的思路，以便更好的解决以上问题。线第2章工作原理和设计理论推导1. 总体结构无碳小车模型主要由一个转向轮和两个驱
9、动轮以及几个大小齿轮组成，其中小车中 的转向轮，驱动轮，齿轮，支撑块，横杆，木板等如下图所示。2. 整体结构的初步设定尺寸如下驱动轮直径D=120mm采用橡胶材料转向轮直径d=30mm采用橡胶材料 底板厚度e=5mm 采用木材3. 驱动轴及转向轴上轮子的定位介绍驱动轮采用橡胶结构，轴嵌入轮中，采用过度配合，由于橡胶的弹性性能好，可以使轴得到纵向及横向的约束。2. 软件介绍I II II!2.1 proe的概述I IIII II在中国也有很多用户直接称之为“破衣”。1985年，PTC公司成立于美国波士II-顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过1
10、0II I余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了I I1 Pro/ENGINEER WildFire6.0 （中文名野火6）。PTC的系列软件包括了在工业设计和 装I机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产II 品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了全面、集成紧密的产品开发环境。是一II套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、I订基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能的综合性 MCAD软件。I IIII I2.2 proe的特点和优势I IIIII II线经过20多年不断的创
11、新和完善，pore现在已经是三维建模软件领域的领头羊II之一，它具有如下特点和优势：I II IIII参数化设计和特征功能：Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模I 型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、I II壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设II计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。I II IIII单一数据库Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的ICAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型
12、而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。!例如，一旦工程详图有改变，NC （数控）工具路径也会自动更新；组装工程II图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工!I程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优I1 化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。IIIII II1全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发II过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文II档，包括装配体、设计图纸，以及制
13、造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点I装进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一II些功能提前发挥其作用。III III基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模订型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的III进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟II悉的，因而易于使用。III I线I装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特-一I征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的III进行多次设计叠代，实现产品开发。II
14、IIII数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现II这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块II的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了III Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。:I I装配管理：Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普!通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学II习和使用。I II II
