“8”字循跡無碳小車結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計

張清華

摘 要：筆者主要對無碳小車結(jié)構(gòu)進行設計，主要包括設計思路，特色創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設計說明，總體方案展示及總結(jié)和體會。

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

1 設計思路

根據(jù)“8”字形路線小車的運動特點，小車轉(zhuǎn)向輪應在一定角左右周期性擺動，根據(jù)這一原理我們采用凸輪的形式來實現(xiàn)這一周期性定角擺動，且選擇與之相應后輪傳動比來滿足要求；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，我們和加工中心進行聯(lián)系，使用鋁合金材料，采用較為方便的激光切割進行加工；齒輪齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大的優(yōu)點，因此傳動方式我們采用齒輪和動滑輪相結(jié)合 ；考慮到小車在運動過程中后輪會產(chǎn)生一定的差速，對于差速的處理，本設計采用單輪驅(qū)動。由于驅(qū)動輪越大，滾阻系數(shù)越小，行走距離遠，因此選擇較大的輪驅(qū)動車體。

2 特色創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設計說明

我們對無碳小車進行結(jié)構(gòu)設計，要保證小車能穩(wěn)定的進行8字行走，我們要保證各機構(gòu)設計精確可靠，由于采用凸輪結(jié)構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，則對凸輪形狀的設計必須考慮周全。另外微調(diào)機構(gòu)在保證平穩(wěn)前行過程中也起到極為關(guān)鍵的作用。考慮到加工難度及成本，設計了單輪驅(qū)動。栓線處為梯形原動輪。起始時，原動輪的轉(zhuǎn)動半徑較大，起動轉(zhuǎn)矩大，有利起動。其次，起動后，原動輪的半徑變小，轉(zhuǎn)速提高，轉(zhuǎn)矩變小，和阻力平衡后作勻速運動。原動輪的半徑變小，使總轉(zhuǎn)速比提高。下面主要對小車凸輪設計以及微調(diào)機構(gòu)設計進行說明。

2.1 凸輪設計

首先我們根據(jù)小車行走的8字軌跡形狀進行凸輪的理論形狀設計，如圖1所示，考慮到實際加工出來的凸輪有一定的厚度，必將導致用理論形狀加工出來的凸輪形狀所走出來的軌跡與實際軌跡存在誤差，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磨削的方式減小到最小，反復實驗，最后得到滿意的凸輪形狀。

2.2 微調(diào)機構(gòu)設計

由于前面確定了轉(zhuǎn)向采用凸輪機構(gòu)換向方案，為了提高準確度，適應性，因此就必須加上微調(diào)機構(gòu)，對誤差進行修正。微調(diào)機構(gòu)可以采用下面兩種方式

（1）凸輪軸向可移動一微小位移，從而調(diào)整凸輪與推桿接觸點的位置，來調(diào)節(jié)八字大小，如圖2為本文所設計凸輪微調(diào)裝置。

（2）前輪底實現(xiàn)一定距離的前后移動，如圖3所示為本設計前輪微調(diào)機構(gòu)。

3 總體方案展示及總結(jié)體會

圖4為本設計的總體裝配圖，在本次設計過程中，通過對所學機械設計知識的實際應用，我們對機構(gòu)的運行原理和運動軌跡 線有了更深層次的了解。我們借助計算機輔助繪圖、建模、進行分析等，對 CAD 、SolidWorks 等軟件有了更進一步的掌握和體會。

參考文獻：

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