畢業(yè)設(shè)計(jì)--無(wú)碳小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與制作

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　我們把小車(chē)的設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段：方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、制作調(diào)試。通過(guò)每一階段的深入分析、層層把關(guān)，是我們的設(shè)計(jì)盡可能向最優(yōu)設(shè)計(jì)靠攏。</p><p>　　方案設(shè)計(jì)階段根據(jù)小車(chē)功能要求我們根據(jù)機(jī)器的構(gòu)成（原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制部分、輔助部分）把小車(chē)分為車(chē)架 、原動(dòng)機(jī)構(gòu) 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走

2、機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)六個(gè)模塊，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。分別針對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行多方案設(shè)計(jì)，通過(guò)綜合對(duì)比選擇出最優(yōu)的方案組合。我們的方案為：車(chē)架采用三角底板式、原動(dòng)機(jī)構(gòu)采用了錐形軸、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪或沒(méi)有該機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用曲柄連桿、行走機(jī)構(gòu)采用單輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)差速、微調(diào)機(jī)構(gòu)采用微調(diào)螺母螺釘。其中轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)利用了調(diào)心軸承、關(guān)節(jié)軸承。</p><p>　　技術(shù)設(shè)計(jì)階段我們先對(duì)方案建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論分析，借助MATLAB分別進(jìn)行了能耗規(guī)

3、律分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、靈敏度分析。進(jìn)而得出了小車(chē)的具體參數(shù)，和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。接著應(yīng)用PROE軟件進(jìn)行了小車(chē)的實(shí)體建模和部分運(yùn)動(dòng)仿真。在實(shí)體建模的基礎(chǔ)上對(duì)每一個(gè)零件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，綜合考慮零件材料性能、加工工藝、成本等。</p><p>　　小車(chē)大多是零件是標(biāo)準(zhǔn)件、可以購(gòu)買(mǎi)，同時(shí)除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多數(shù)都可以通過(guò)手工加工出來(lái)。對(duì)于塑料會(huì)采用自制的‘電鋸’切割。因?yàn)樾≤?chē)受力都不大，因此

4、大量采用膠接，簡(jiǎn)化零件及零件裝配。調(diào)試過(guò)程會(huì)通過(guò)微調(diào)等方式改變小車(chē)的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上驗(yàn)證小車(chē)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律同時(shí)確定小車(chē)最優(yōu)的參數(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵字：無(wú)碳小車(chē) 參數(shù)化設(shè)計(jì) 軟件輔助設(shè)計(jì) 微調(diào)機(jī)構(gòu) 靈敏度分析</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p><

5、p><b>　　一 緒論4</b></p><p>　　1.1小車(chē)功能設(shè)計(jì)要求4</p><p>　　1.2小車(chē)整體設(shè)計(jì)要求5</p><p>　　1.3小車(chē)的設(shè)計(jì)方法5</p><p><b>　　二 方案設(shè)計(jì)6</b></p><p><b>　

6、　2.1車(chē)架9</b></p><p><b>　　2.2原動(dòng)機(jī)構(gòu)9</b></p><p>　　2.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10</p><p>　　2.4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10</p><p>　　2.5行走機(jī)構(gòu)12</p><p>　　2.6微調(diào)機(jī)構(gòu)13</p><p&g

7、t;　　三 技術(shù)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1建立數(shù)學(xué)模型及參數(shù)確定14</p><p>　　3.1.1能耗規(guī)律模型14</p><p>　　3.1.2運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型16</p><p>　　3.1.3動(dòng)力學(xué)分析模型20</p><p>　　3.1.4靈敏度分析模型23</p><

8、;p>　　3.1.5參數(shù)確定24</p><p>　　3.2零部件設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.3整體設(shè)計(jì)27</p><p>　　3.3.1整體裝配圖27</p><p>　　3.3.2小車(chē)運(yùn)動(dòng)仿真分析28</p><p>　　四 小車(chē)制作調(diào)試及改進(jìn)28</p><p>

9、　　4.1小車(chē)制作流程28</p><p>　　詳見(jiàn)工藝分析方案報(bào)告28</p><p>　　4.2小車(chē)調(diào)試方法28</p><p>　　4.3小車(chē)改進(jìn)方法29</p><p><b>　　五 評(píng)價(jià)分析29</b></p><p>　　5.1小車(chē)優(yōu)缺點(diǎn)29</p><

10、;p>　　5.2自動(dòng)行走比賽時(shí)的前行距離估計(jì)30</p><p>　　5.3改進(jìn)方向30</p><p><b>　　六 參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　七 附錄31</b></p><p><b>　　7.1裝配圖31</b></p&g

11、t;<p>　　7.2耗能分析程序35</p><p>　　7.3運(yùn)動(dòng)學(xué)分析程序36</p><p>　　7.4動(dòng)力學(xué)分析程序38</p><p>　　7.5靈敏度分析程序40</p><p><b>　　一 緒論</b></p><p>　　1.1小車(chē)功能設(shè)計(jì)要求</

12、p><p>　　給定一重力勢(shì)能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計(jì)一種可將該重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來(lái)驅(qū)動(dòng)小車(chē)行走的裝置。該自行小車(chē)在前行時(shí)能夠自動(dòng)避開(kāi)賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔1米，放置一個(gè)直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒）。以小車(chē)前行距離的遠(yuǎn)近、以及避開(kāi)障礙的多少來(lái)綜合評(píng)定成績(jī)。</p><p>　　給定重力勢(shì)能為5焦耳（取g=10m/s2），競(jìng)賽時(shí)統(tǒng)一用質(zhì)量為1Kg的重塊（50×

13、65 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來(lái)獲得，落差500±2mm，重塊落下后，須被小車(chē)承載并同小車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，不允許掉落。</p><p>　　要求小車(chē)前行過(guò)程中完成的所有動(dòng)作所需的能量均由此能量轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式。</p><p>　　小車(chē)要求采用三輪結(jié)構(gòu)（1個(gè)轉(zhuǎn)向輪，2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪），具體結(jié)構(gòu)造型以及材料選用均由參賽者自主設(shè)計(jì)完成。要求滿足：①小車(chē)上面要裝載一件外形尺寸為

14、60×20 mm的實(shí)心圓柱型鋼制質(zhì)量塊作為載荷，其質(zhì)量應(yīng)不小于750克；在小車(chē)行走過(guò)程中，載荷不允許掉落。②轉(zhuǎn)向輪最大外徑應(yīng)不小于30mm。</p><p>　　1.2小車(chē)整體設(shè)計(jì)要求</p><p>　　小車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要完成：機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝方案設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)成本分析和工程管理方案設(shè)計(jì)。命題中的工程管理能力項(xiàng)要求綜合考慮材料、加工、制造成本等各方面因素，提出合理的工程規(guī)劃。設(shè)計(jì)能力

15、項(xiàng)要求對(duì)參賽作品的設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性和規(guī)范性。命題中的制造工藝能力項(xiàng)以要求綜合運(yùn)用加工制造工藝知識(shí)的能力為主。</p><p>　　1.3小車(chē)的設(shè)計(jì)方法</p><p>　　小車(chē)的設(shè)計(jì)一定要做到目標(biāo)明確，通過(guò)對(duì)命題的分析我們得到了比較清晰開(kāi)闊的設(shè)計(jì)思路。作品的設(shè)計(jì)需要有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合考慮材料 、加工 、制造成本等給方面因素。</p><p>　

16、　小車(chē)的設(shè)計(jì)是提高小車(chē)性能的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)方法上我們借鑒了參數(shù)化設(shè)計(jì) 、優(yōu)化設(shè)計(jì) 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)發(fā)發(fā)明理論方法。采用了MATLAB、PROE等軟件輔助設(shè)計(jì)。下面是我們?cè)O(shè)計(jì)小車(chē)的流程（如圖一）</p><p><b>　　圖一</b></p><p><b>　　二 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)小車(chē)的功能

17、分析小車(chē)需要完成重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)自身行走、自動(dòng)避開(kāi)障礙物。為了方便設(shè)計(jì)這里根據(jù)小車(chē)所要完成的功能將小車(chē)劃分為五個(gè)部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)（車(chē)架 、原動(dòng)機(jī)構(gòu) 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)）。為了得到令人滿意方案，采用擴(kuò)展性思維設(shè)計(jì)每一個(gè)模塊，尋求多種可行的方案和構(gòu)思。下面為我們?cè)O(shè)計(jì)圖框（圖二）</p><p><b>　　圖二</b></p><p>　

18、　在選擇方案時(shí)應(yīng)綜合考慮功能、材料、加工、制造成本等各方面因素，同時(shí)盡量避免直接決策，減少?zèng)Q策時(shí)的主觀因素，使得選擇的方案能夠綜合最優(yōu)。</p><p><b>　　圖三</b></p><p><b>　　2.1車(chē)架</b></p><p>　　車(chē)架不用承受很大的力，精度要求低?？紤]到重量加工成本等，車(chē)架采用木材加工制作

19、成三角底板式?？梢酝ㄟ^(guò)回收廢木材獲得，已加工。</p><p><b>　　2.2原動(dòng)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　原動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是將重塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小車(chē)的驅(qū)動(dòng)力。能實(shí)現(xiàn)這一功能的方案有多種，就效率和簡(jiǎn)潔性來(lái)看繩輪最優(yōu)。小車(chē)對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)還有其它的具體要求。1.驅(qū)動(dòng)力適中，不至于小車(chē)拐彎時(shí)速度過(guò)大傾翻，或重塊晃動(dòng)厲害影響行走。2.到達(dá)終點(diǎn)前重塊豎直方向的速度要盡可

20、能小，避免對(duì)小車(chē)過(guò)大的沖擊。同時(shí)使重塊的動(dòng)能盡可能的轉(zhuǎn)化到驅(qū)動(dòng)小車(chē)前進(jìn)上，如果重塊豎直方向的速度較大，重塊本身還有較多動(dòng)能未釋放，能量利用率不高。3.由于不同的場(chǎng)地對(duì)輪子的摩擦摩擦可能不一樣，在不同的場(chǎng)地小車(chē)是需要的動(dòng)力也不一樣。在調(diào)試時(shí)也不知道多大的驅(qū)動(dòng)力恰到好處。因此原動(dòng)機(jī)構(gòu)還需要能根據(jù)不同的需要調(diào)整其驅(qū)動(dòng)力。4.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高。</p><p>　　基于以上分析我們提出了輸出驅(qū)動(dòng)力可調(diào)的繩輪式原動(dòng)機(jī)構(gòu)。如

21、下圖四</p><p>　　如上圖我們可以通過(guò)改變繩子繞在繩輪上不同位置來(lái)改變其輸出的動(dòng)力。</p><p><b>　　2.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輪上。要使小車(chē)行駛的更遠(yuǎn)及按設(shè)計(jì)的軌道精確地行駛，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必需傳遞效率高、傳動(dòng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕等。</p><

22、;p>　　1.不用其它額外的傳動(dòng)裝置，直接由動(dòng)力軸驅(qū)動(dòng)輪子和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。在不考慮其它條件時(shí)這是最優(yōu)的方式。</p><p>　　2.帶輪具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉、緩沖吸震等特點(diǎn)但其效率及傳動(dòng)精度并不高。不適合本小車(chē)設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動(dòng)比穩(wěn)定但價(jià)格較高。因此在第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮

23、使用齒輪傳動(dòng)。</p><p><b>　　2.4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車(chē)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，直接決定著小車(chē)的功能。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件已獲得等基本條件，同時(shí)還需要有特殊的運(yùn)動(dòng)特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滿足要求的來(lái)回?cái)[動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)拐彎避障的功能。能實(shí)現(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿、曲柄連

24、桿+搖桿、曲柄搖桿、差速轉(zhuǎn)彎等等。</p><p>　　凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)高副接觸可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭?dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便；缺點(diǎn)：凸輪輪廓加工比較困難。</p><p>　　在本小車(chē)設(shè)計(jì)中由于：凸輪輪廓加工比較

25、困難、尺寸不能夠可逆的改變、精度也很難保證、重量較大、效率低能量損失大（滑動(dòng)摩擦）因此不采用</p><p><b>　　曲柄連桿+搖桿</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤(rùn)滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來(lái)維系的，它不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來(lái)保持接觸。</p>

26、<p>　　缺點(diǎn)：一般情況下只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡，且設(shè)計(jì)較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)雜時(shí)，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)往往比較多，這樣就使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)制造、安裝誤差的敏感性增加；機(jī)構(gòu)中做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件所長(zhǎng)生的慣性力難以平衡，在高速時(shí)將引起較大的振動(dòng)和動(dòng)載荷，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場(chǎng)合。</p><p>　

27、　在本小車(chē)設(shè)計(jì)中由于小車(chē)轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大故機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機(jī)構(gòu)并不復(fù)雜，利用MATLAB進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)并不困難，加上個(gè)鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。對(duì)于安裝誤差的敏感性問(wèn)題我們可以增加微調(diào)機(jī)構(gòu)來(lái)解決。</p><p><b>　　曲柄搖桿</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但和凸輪一樣有一個(gè)滑動(dòng)的摩擦副，其效率低。其急回特

28、性導(dǎo)致難以設(shè)計(jì)出較好的機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　差速轉(zhuǎn)彎</b></p><p>　　差速拐是利用兩個(gè)偏心輪作為驅(qū)動(dòng)輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不一樣，從而使兩個(gè)輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。小車(chē)通過(guò)差速實(shí)現(xiàn)拐彎避障。</p><p>　　差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車(chē)能走的最遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)方案。和凸輪同樣，對(duì)輪子的加工精度要求很高，加工出

29、來(lái)后也無(wú)法根據(jù)需要來(lái)調(diào)整輪子的尺寸。（由于加工和裝配的誤差是不可避免的）</p><p>　　綜合上面分析我們選擇曲柄連桿+搖桿作為小車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的方案。</p><p><b>　　2.5行走機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　行走機(jī)構(gòu)即為三個(gè)輪子，輪子又厚薄之分，大小之別，材料之不同需要綜合考慮。</p><p>　　有

30、摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為</p><p>　　對(duì)于相同的材料為一定值。</p><p>　　而滾動(dòng)摩擦阻力，所以輪子越大小車(chē)受到的阻力越小，因此能夠走的更遠(yuǎn)。但由于加工問(wèn)題材料問(wèn)題安裝問(wèn)題等等具體尺寸需要進(jìn)一步分析確定。</p><p>　　由于小車(chē)是沿著曲線前進(jìn)的，后輪必定會(huì)產(chǎn)生差速。對(duì)于后輪可以采用雙輪同步驅(qū)動(dòng)，雙輪差速驅(qū)動(dòng)，單輪驅(qū)動(dòng)。</p&

31、gt;<p>　　雙輪同步驅(qū)動(dòng)必定有輪子會(huì)與地面打滑，由于滑動(dòng)摩擦遠(yuǎn)比滾動(dòng)摩擦大會(huì)損失大量能量，同時(shí)小車(chē)前進(jìn)受到過(guò)多的約束，無(wú)法確定其軌跡，不能夠有效避免碰到障礙。</p><p>　　雙輪差速驅(qū)動(dòng)可以避免雙輪同步驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)的問(wèn)題，可以通過(guò)差速器或單向軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)差速。差速器涉及到最小能耗原理，能較好的減少摩擦損耗，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)滿足要運(yùn)動(dòng)。單向軸承實(shí)現(xiàn)差速的原理是但其中一個(gè)輪子速度較大時(shí)便成為從動(dòng)輪，速

32、度較慢的輪子成為主動(dòng)輪，這樣交替變換著。但由于單向軸承存在側(cè)隙，在主動(dòng)輪從動(dòng)輪切換過(guò)程中出現(xiàn)誤差導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確，但影響有多大會(huì)不會(huì)影響小車(chē)的功能還需進(jìn)一步分析。</p><p>　　單輪驅(qū)動(dòng)即只利用一個(gè)輪子作為驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)為導(dǎo)向輪，另一個(gè)為從動(dòng)輪。就如一輛自行車(chē)外加一個(gè)車(chē)輪一樣。從動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)輪間的差速依靠與地面的運(yùn)動(dòng)約束確定的。其效率比利用差速器高，但前進(jìn)速度不如差速器穩(wěn)定，傳動(dòng)精度比利用單向軸承高。</p

33、><p>　　綜上所述行走機(jī)構(gòu)的輪子應(yīng)有恰當(dāng)?shù)某叽?，可以如果有條件可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定實(shí)現(xiàn)差速的機(jī)構(gòu)方案，如果規(guī)則允許可以采用單輪驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>　　2.6微調(diào)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　一臺(tái)完整的機(jī)器包括：原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制部分、輔助設(shè)備。微調(diào)機(jī)構(gòu)就屬于小車(chē)的控制部分。由于前面確定了轉(zhuǎn)向采用曲柄連桿+搖桿方案，由于

34、曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)于加工誤差和裝配誤差很敏感，因此就必須加上微調(diào)機(jī)構(gòu)，對(duì)誤差進(jìn)行修正。這是采用微調(diào)機(jī)構(gòu)的原因之一，其二是為了調(diào)整小車(chē)的軌跡（幅值，周期，方向等），使小車(chē)走一條最優(yōu)的軌跡。</p><p>　　微調(diào)機(jī)構(gòu)可以采用下面兩種方式微調(diào)螺母式、滑塊式如圖五</p><p><b>　　圖五</b></p><p>　　由于理論分析與實(shí)際情況有差

35、距，只能通過(guò)理論分析得出較優(yōu)的方案而不能得到最優(yōu)的方案。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的小車(chē)，通過(guò)小部分的改動(dòng)便可以改裝成其它方案，再通過(guò)試驗(yàn)比較得到最優(yōu)的小車(chē)。</p><p><b>　　三 技術(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　技術(shù)設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)是完成詳細(xì)設(shè)計(jì)確定個(gè)零部件的的尺寸。設(shè)計(jì)的同時(shí)綜合考慮材料加工成本等各因素。</p><p>　

36、　3.1建立數(shù)學(xué)模型及參數(shù)確定</p><p>　　通過(guò)對(duì)小車(chē)建立數(shù)學(xué)模型，可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的參數(shù)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的效率和得到較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在輔助設(shè)計(jì)中的作用。</p><p>　　3.1.1能耗規(guī)律模型</p><p>　　為了簡(jiǎn)化分析，先不考慮小車(chē)內(nèi)部的能耗機(jī)理。設(shè)小車(chē)內(nèi)部的能耗系數(shù)為，即小車(chē)能量的傳遞效率為。小車(chē)輪與地面的摩阻系數(shù)為，理想

37、情況下認(rèn)為重塊的重力勢(shì)能都用在小車(chē)克服阻力前進(jìn)上。則有</p><p>　　為第i個(gè)輪子對(duì)地面的壓力。</p><p>　　為第i個(gè)輪子的半徑。</p><p>　　為第i個(gè)輪子行走的距離</p><p><b>　　為小車(chē)總質(zhì)量</b></p><p>　　為了更全面的理解小車(chē)的各個(gè)參數(shù)變化對(duì)小

38、車(chē)前進(jìn)距離的變化下面分別從1.輪子與地面的滾動(dòng)摩阻系數(shù)、2.輪子的半徑、3.小車(chē)的重量、4.小車(chē)能量轉(zhuǎn)換效率。四方面考慮。</p><p>　　通過(guò)查閱資料知道一般材料的滾動(dòng)摩阻系數(shù)為0.1-0.8間。下圖為當(dāng)車(chē)輪半徑分別為（222mm，70mm）摩阻系數(shù)分別為0.3，0.4，0.5.....mm時(shí)小車(chē)行走的距離與小車(chē)內(nèi)部轉(zhuǎn)換效率的坐標(biāo)圖（圖六）</p><p>　　有上圖六可知滾動(dòng)摩阻系

39、數(shù)對(duì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)影響非常顯著，因此在設(shè)計(jì)小車(chē)時(shí)也特別注意考慮輪子的材料，輪子的剛度盡可能大，與地面的摩阻系數(shù)盡可能小。</p><p>　　同時(shí)可看到小車(chē)為輪子提供能量的效率提高一倍小車(chē)前進(jìn)的距離也提高一倍。因此應(yīng)盡可能減少小車(chē)內(nèi)部的摩擦損耗，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，充分潤(rùn)滑。</p><p>　　圖七為當(dāng)摩阻系數(shù)為0.5mm，車(chē)輪半徑依次增加10mm時(shí)的小車(chē)行走的距離與小車(chē)內(nèi)部轉(zhuǎn)換效率的坐標(biāo)圖</

40、p><p><b>　　圖六</b></p><p><b>　　圖七</b></p><p>　　由圖可知當(dāng)小車(chē)的半徑每增加1cm小車(chē)便可多前進(jìn)1m到2m。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡可能增大輪子的半徑。</p><p>　　3.1.2運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型</p><p><b>

41、　　符號(hào)說(shuō)明：</b></p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)輪半徑</b></p><p><b>　　齒輪傳動(dòng)比</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距</p><p>　　驅(qū)動(dòng)輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距</p><p>　　驅(qū)動(dòng)軸（軸2）與轉(zhuǎn)向輪中心距離&

42、lt;/p><p>　　曲柄軸（軸1）與轉(zhuǎn)向輪中心距離</p><p><b>　　曲柄的旋轉(zhuǎn)半徑</b></p><p><b>　　搖桿長(zhǎng)</b></p><p><b>　　連桿長(zhǎng)</b></p><p><b>　　軸的繩輪半徑</b

43、></p><p><b>　　a、驅(qū)動(dòng)：</b></p><p>　　當(dāng)重物下降時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸（軸2）轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，則有</p><p>　　則曲柄軸（軸1）轉(zhuǎn)過(guò)的角度</p><p>　　小車(chē)移動(dòng)的距離為（以A輪為參考）</p><p><b>　　b、轉(zhuǎn)向：</b>&

44、lt;/p><p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)向桿與驅(qū)動(dòng)軸間的夾角為時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)過(guò)的角度為</p><p><b>　　則與滿足以下關(guān)：</b></p><p>　　解上述方程可得與的函數(shù)關(guān)系式</p><p><b>　　c、小車(chē)行走軌跡</b></p><p>　　只有A輪為驅(qū)動(dòng)輪，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過(guò)

45、角度時(shí)，如圖：</p><p>　　則小車(chē)轉(zhuǎn)彎的曲率半徑為</p><p>　　小車(chē)行走過(guò)程中，小車(chē)整體轉(zhuǎn)過(guò)的角度</p><p>　　當(dāng)小車(chē)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為時(shí)，有</p><p>　　d、小車(chē)其他輪的軌跡</p><p>　　以輪A為參考，則在小車(chē)的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中，B的坐標(biāo)</p><p><

46、b>　　C的坐標(biāo)</b></p><p><b>　　在地面坐標(biāo)系中，有</b></p><p><b>　　整理上述表達(dá)式有：</b></p><p>　　為求解方程，把上述微分方程改成差分方程求解，通過(guò)設(shè)定合理的參數(shù)的到了小車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡如（圖六）</p><p><b>

47、;　　圖六</b></p><p>　　3.1.3動(dòng)力學(xué)分析模型</p><p><b>　　a、驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　如圖：重物以加速度向下加速運(yùn)動(dòng)，繩子拉力為，有</p><p>　　產(chǎn)生的扭矩，（其中是考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)。）</p><p>　　驅(qū)動(dòng)輪受

48、到的力矩，曲柄輪受到的扭矩，為驅(qū)動(dòng)輪A受到的壓力，為驅(qū)動(dòng)輪A提供的動(dòng)力，有</p><p>　?。ㄆ渲惺强紤]到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)）</p><p><b>　　b、轉(zhuǎn)向</b></p><p>　　假設(shè)小車(chē)在轉(zhuǎn)向過(guò)程中轉(zhuǎn)向輪受到的阻力矩恒為，其大小可由赫茲公式求得，</p><p><b>　　由于b比

49、較小，故</b></p><p><b>　　對(duì)于連桿的拉力，有</b></p><p>　　c、小車(chē)行走受力分析</p><p>　　設(shè)小車(chē)慣量為，質(zhì)心在則此時(shí)對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心的慣量為</p><p><b>　?。ㄆ叫休S定理）</b></p><p><b&

50、gt;　　小車(chē)的加速度為：</b></p><p><b>　　整理上述表達(dá)式得：</b></p><p>　　3.1.4靈敏度分析模型</p><p>　　小車(chē)一旦設(shè)計(jì)出來(lái)在不改變其參數(shù)的條件下小車(chē)的軌跡就已經(jīng)確定，但由于加工誤差和裝配誤差的存在，裝配好小車(chē)后可能會(huì)出現(xiàn)其軌跡與預(yù)先設(shè)計(jì)的軌跡有偏離，需要糾正。其次開(kāi)始設(shè)計(jì)的軌跡也許

51、并不是最優(yōu)的，需要通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)來(lái)確定最優(yōu)路徑，著同樣需要改變小車(chē)的某些參數(shù)。為了得到改變不同參數(shù)對(duì)小車(chē)運(yùn)行軌跡的影響，和指導(dǎo)如何調(diào)試這里對(duì)小車(chē)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析。通過(guò)MATLAB編程得到</p><p><b>　　3.1.5參數(shù)確定</b></p><p><b>　　單位：m</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向輪與曲

52、柄軸軸心距 b=0.15;</p><p>　　搖桿長(zhǎng)c=0.06;</p><p>　　驅(qū)動(dòng)輪直徑D=0.355;</p><p>　　驅(qū)動(dòng)輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a1=0.08</p><p>　　驅(qū)動(dòng)輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a2=0.08;</p><p>　　驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離d=0.18;</p>&

53、lt;p>　　曲柄長(zhǎng)r1=0.01347;</p><p>　　繩輪半徑r2=0.006</p><p><b>　　3.2零部件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　需加工的零件：</b></p><p><b>　　a．驅(qū)動(dòng)軸</b></p><

54、;p>　　6061空心鋁合金管。外徑6mm 內(nèi)徑3mm</p><p><b>　　b．車(chē)輪</b></p><p>　　聚甲醛板（POM板材）。厚度：8mm，規(guī)格尺寸：600*1200mm</p><p>　　2.2可購(gòu)買(mǎi)的標(biāo)準(zhǔn)件：</p><p>　　a．單向離合器軸承2個(gè)</p><p&g

55、t;　　b．RBL關(guān)節(jié)軸承1個(gè)：SQ 5-RS</p><p><b>　　c．調(diào)心球軸承1個(gè)</b></p><p><b>　　d．深溝球軸承1個(gè)</b></p><p><b>　　d．圓柱直齒輪1對(duì)</b></p><p>　　小齒輪：模數(shù)=1，齒數(shù)=15，外徑=17m

56、m，內(nèi)孔=3mm，</p><p><b>　　厚度：6.5mm</b></p><p>　　大齒輪：模數(shù)=1，齒數(shù)=45，外徑=47mm，內(nèi)徑=10mm，</p><p><b>　　厚度=10mm</b></p><p><b>　　材質(zhì)：夾布塑料</b></p>

57、;<p><b>　　3.3整體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.3.1整體裝配圖</p><p>　　3.3.2小車(chē)運(yùn)動(dòng)仿真分析</p><p>　　為了進(jìn)一步分析本方案的可行性，我們利用了proe和MATLAB進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，詳見(jiàn)視頻。</p><p>　　四 小車(chē)制作調(diào)試及改進(jìn)</p>

58、<p><b>　　4.1小車(chē)制作流程</b></p><p>　　詳見(jiàn)工藝分析方案報(bào)告</p><p><b>　　4.2小車(chē)調(diào)試方法</b></p><p>　　小車(chē)的調(diào)試是個(gè)很重要的過(guò)程，有了大量的理論依據(jù)支撐，還必須用大量的實(shí)踐去驗(yàn)證。小車(chē)的調(diào)試涉及到很多的內(nèi)容，如車(chē)速的快慢，繞過(guò)障礙物，小車(chē)整體的協(xié)

59、調(diào)性，小車(chē)前進(jìn)的距離等。</p><p>　?。?）小車(chē)的速度的調(diào)試：通過(guò)小車(chē)在指定的賽道上行走，測(cè)量通過(guò)指定點(diǎn)的時(shí)間，得到多組數(shù)據(jù)，從而得出小車(chē)行駛的速度，通過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小車(chē)后半程速度較快，整體協(xié)調(diào)性能不是太好，于是車(chē)小了繞繩驅(qū)動(dòng)軸，減小過(guò)大的驅(qū)動(dòng)力同時(shí)也增大了小車(chē)前進(jìn)的距離。</p><p>　?。?）小車(chē)避障的調(diào)試：雖然本組小車(chē)各個(gè)機(jī)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單，損耗能量較少，但是避障不是很好，

60、但與此同時(shí)，小車(chē)由于設(shè)計(jì)時(shí)采用了多組微調(diào)機(jī)構(gòu)，通過(guò)觀察小車(chē)在指定賽道上行走時(shí)避障的特點(diǎn)，微調(diào)螺母，慢慢小車(chē)避障性能改善，并做好標(biāo)記。</p><p><b>　　4.3小車(chē)改進(jìn)方法</b></p><p>　　由于本組小車(chē)采用膠水黏貼各處，雖然少了許多的加工成本費(fèi)用，也避免了能量的過(guò)多損耗，但小車(chē)會(huì)有時(shí)出現(xiàn)脫膠的現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)法前進(jìn)，于是想法改進(jìn)，使小車(chē)能量損失減少，同

61、時(shí)故障出現(xiàn)的次數(shù)減少，穩(wěn)定性能較好，避障多，前進(jìn)遠(yuǎn)。</p><p>　　另外，本組采用微調(diào)機(jī)構(gòu)，但通過(guò)計(jì)算編程發(fā)現(xiàn)要求精度非常高，改變0.001mm都可能使小車(chē)偏離原軌道，于是想法改進(jìn)使小車(chē)精度降低，加工成本也減低。</p><p><b>　　五 評(píng)價(jià)分析</b></p><p><b>　　5.1小車(chē)優(yōu)缺點(diǎn)</b>&

62、lt;/p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：（1）小車(chē)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，單級(jí)齒輪傳動(dòng)，損耗能量少，</p><p>　　（2）多處采用微調(diào)機(jī)構(gòu)，便于糾正軌跡，避開(kāi)障礙物，</p><p>　?。?）采用大的驅(qū)動(dòng)輪，滾阻系數(shù)小，行走距離遠(yuǎn)，</p><p>　?。?）采用磁阻尼，小車(chē)穩(wěn)定性提高，不致使車(chē)速過(guò)快，</p><p>　　缺點(diǎn)： 小車(chē)精

63、度要求高，使得加工零件成本高，以及微調(diào)各個(gè)機(jī)構(gòu)都很費(fèi)時(shí)，避障穩(wěn)定行差，時(shí)而偏左，時(shí)而偏右。</p><p>　　5.2自動(dòng)行走比賽時(shí)的前行距離估計(jì)</p><p>　　通過(guò)理論與實(shí)踐結(jié)合，小車(chē)行走距離（包括繞開(kāi)障礙物）約20--25米。</p><p><b>　　5.3改進(jìn)方向</b></p><p>　　小車(chē)最大的缺

64、點(diǎn)是精度要求非常高，改進(jìn)小車(chē)的精度要求，使能調(diào)整簡(jiǎn)單，小車(chē)便能達(dá)到很好的行走效果。</p><p><b>　　六 參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　七 附錄</b></p><p><b>　　7.1裝配圖</b></p><p><b>　　7.2耗能

65、分析程序</b></p><p><b>　　clear</b></p><p><b>　　clc</b></p><p><b>　　tic</b></p><p><b>　　%符號(hào)定義</b></p><p>&

66、lt;b>　　%重物下降的高度h</b></p><p><b>　　%小車(chē)行駛的路程s</b></p><p>　　%內(nèi)部能耗系數(shù)ypxl</p><p><b>　　n=10000;</b></p><p><b>　　h=0.5;</b></p&g

67、t;<p><b>　　nn=1000;</b></p><p>　　ypxl=linspace(0.5,1,n);</p><p>　　R2=111/nn;</p><p><b>　　R1=35/nn;</b></p><p><b>　　m=1;</b>&l

68、t;/p><p><b>　　g=9.8;</b></p><p><b>　　mz=2;</b></p><p>　　sgm=0.5/nn;</p><p>　　for i=1:10</p><p>　　% sgm=(0.1*i+0.2)/nn;</p><

69、p>　　%mz=1.75-0.2+0.2*i;</p><p>　　R1=R1+20/nn;</p><p>　　R2=R2+20/nn;</p><p>　　s=ypxl*m*h/(mz*(1/R1+2/R2)*sgm);</p><p>　　s=s/1.045615886000699;</p><p>　　p

70、lot(ypxl,s);</p><p><b>　　hold on</b></p><p><b>　　grid on</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　plot(0.5,0);</p><p><b>

71、　　toc</b></p><p>　　7.3運(yùn)動(dòng)學(xué)分析程序</p><p><b>　　clear</b></p><p><b>　　clc</b></p><p><b>　　tic</b></p><p><b>　　%符號(hào)

72、定義</b></p><p><b>　　%重物下降的高度h</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)角度sd2</p><p><b>　　%驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)比ii</b></p><p><b>　　%轉(zhuǎn)向輪軸心距b</b></p><p>&

73、lt;b>　　%轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng)c</b></p><p>　　%轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度af</p><p><b>　　%驅(qū)動(dòng)輪半徑R</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a1</p><p>　　%驅(qū)動(dòng)輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a2</p><p>　　%驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離

74、d</p><p><b>　　%小車(chē)行駛的路程s</b></p><p>　　%小車(chē)x方向的位移x</p><p>　　%小車(chē)y方向的位移y</p><p>　　%軌跡曲率半徑rou</p><p><b>　　%曲柄半徑r1</b></p><p>

75、;<b>　　%繩輪半徑r2</b></p><p><b>　　%參數(shù)輸入</b></p><p><b>　　n=1000;</b></p><p>　　h=linspace(0,0.5,n);</p><p><b>　　ii=3;</b></

76、p><p><b>　　b=0.15;</b></p><p><b>　　R=0.111;</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a1</p><p><b>　　a1=0.08;</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a2

77、</p><p><b>　　a2=0.08;</b></p><p><b>　　%曲柄半徑r1</b></p><p>　　r1=0.01347;</p><p><b>　　%繩輪半徑r2</b></p><p><b>　　r2=0.0

78、06;</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離d</p><p><b>　　d=0.18;</b></p><p><b>　　%轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng)c</b></p><p><b>　　c=0.06;</b></p><p>　　l=

79、sqrt(b^2+r1^2)+(0.351)/1000;</p><p><b>　　%算法</b></p><p><b>　　g=-10;</b></p><p><b>　　sd2=h/r2;</b></p><p>　　sd1=sd2/ii+pi/2;</p>

80、;<p>　　C=l^2-2*c^2-r1^2.*(cos(sd1)).^2-(b-r1.*sin(sd1)).^2;</p><p>　　A=2.*c.*(b-r1.*sin(sd1));</p><p><b>　　B=-2*c^2;</b></p><p>　　af=asin(C./sqrt(A.^2+B.^2))-atan

81、(B./A);</p><p>　　format long</p><p>　　rou=a1+(d)./(tan(af));</p><p><b>　　s=sd2*R;</b></p><p>　　ds=s(2)-s(1);</p><p>　　dbd=ds./(rou);</p>

82、<p>　　bd=cumsum(dbd);</p><p>　　dy=ds*cos(bd);</p><p>　　dx=-ds*sin(bd);</p><p>　　x=cumsum(dx);</p><p>　　y=cumsum(dy);</p><p>　　xb=x-(a1+a2).*cos(bd);&

83、lt;/p><p>　　yb=y-(a1+a2).*sin(bd);</p><p>　　xc=x-a1*cos(bd)-d*sin(bd);</p><p>　　yc=y-a1*sin(bd)+d*cos(bd);</p><p>　　plot(x,y,'b',xb,yb,'b',xc,yc,'m'

84、;);</p><p><b>　　hold on</b></p><p><b>　　grid on</b></p><p><b>　　for i=1:9</b></p><p>　　t=0:0.01:2*pi;</p><p>　　xy=0.01.

85、*cos(t)-0.23;</p><p>　　yy=0.01.*sin(t)+i;</p><p>　　plot(xy,yy);</p><p><b>　　hold on</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　toc&l

86、t;/b></p><p>　　7.4動(dòng)力學(xué)分析程序</p><p><b>　　clear</b></p><p><b>　　clc</b></p><p><b>　　tic</b></p><p><b>　　n=1000;<

87、;/b></p><p>　　h=linspace(0,0.5,n);</p><p><b>　　ii=3;</b></p><p><b>　　b=0.15;</b></p><p><b>　　R=0.111;</b></p><p>　　%

88、驅(qū)動(dòng)輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a1</p><p><b>　　a1=0.08;</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a2</p><p><b>　　a2=0.08;</b></p><p><b>　　%曲柄半徑r1</b></p><p&g

89、t;　　r1=0.01347;</p><p><b>　　%繩輪半徑r2</b></p><p><b>　　r2=0.006;</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離d</p><p><b>　　d=0.18;</b></p><p>

90、<b>　　%轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng)c</b></p><p><b>　　c=0.06;</b></p><p>　　l=sqrt(b^2+r1^2)+(0.351)/1000;</p><p><b>　　%算法</b></p><p><b>　　g=-10;</b&

91、gt;</p><p><b>　　sd2=h/r2;</b></p><p>　　sd1=sd2/ii+pi/2;</p><p>　　C=l^2-2*c^2-r1^2.*(cos(sd1)).^2-(b-r1.*sin(sd1)).^2;</p><p>　　A=2.*c.*(b-r1.*sin(sd1));<

92、/p><p><b>　　B=-2*c^2;</b></p><p>　　af=asin(C./sqrt(A.^2+B.^2))-atan(B./A);</p><p>　　format long</p><p>　　rou=a1+(d)./(tan(af));</p><p><b>　　

93、s=sd2*R;</b></p><p>　　ds=s(2)-s(1);</p><p>　　dbd=ds./(rou);</p><p>　　bd=cumsum(dbd);</p><p>　　dy=ds*cos(bd);</p><p>　　dx=-ds*sin(bd);</p><

94、p>　　x=cumsum(dx);</p><p>　　y=cumsum(dy);</p><p>　　xb=x-(a1+a2).*cos(bd);</p><p>　　yb=y-(a1+a2).*sin(bd);</p><p>　　xc=x-a1*cos(bd)-d*sin(bd);</p><p>　　yc

95、=y-a1*sin(bd)+d*cos(bd);</p><p><b>　　toc</b></p><p><b>　　%動(dòng)力學(xué)分析</b></p><p><b>　　%參數(shù)輸入</b></p><p><b>　　%重物質(zhì)量</b></p>

96、;<p><b>　　m=1;</b></p><p><b>　　%小車(chē)總質(zhì)量</b></p><p><b>　　mc=1.6+1;</b></p><p>　　Nc=9.8*mc/3;</p><p><b>　　%小車(chē)慣量</b>&l

97、t;/p><p><b>　　rc=0.07;</b></p><p>　　I=mc*rc^2;</p><p><b>　　a3=0.05;</b></p><p>　　II=I+m*((rou-a1).^2+a3^2);</p><p><b>　　%傳動(dòng)效率<

98、;/b></p><p><b>　　lmd=0.5;</b></p><p>　　%%%%%%%%%%%%%</p><p><b>　　%前輪半徑</b></p><p><b>　　RC=0.05;</b></p><p><b>

99、　　%前輪寬度</b></p><p><b>　　B=2/1000;</b></p><p><b>　　%彈性模量</b></p><p>　　E1=100*1000000000;</p><p>　　E2=150*1000000000;</p><p>&l

100、t;b>　　mu=0.2;</b></p><p><b>　　%接觸應(yīng)力</b></p><p>　　sgmc=sqrt((Nc/B/RC)/(2*pi*(1-mu^2)/E1));</p><p>　　bc=Nc/sgmc/2/B;</p><p><b>　　%摩擦因素muc</b

101、></p><p><b>　　muc=0.1;</b></p><p><b>　　%摩擦力矩Mc</b></p><p>　　Mc=sgmc*muc*bc*B^2/4;</p><p><b>　　%摩阻系數(shù)</b></p><p>　　sgm

102、=0.5/1000;</p><p>　　mMN=rou.*(m*9.8*r2*lmd-Nc*sgm)/R;</p><p>　　K=rou.*m*r2^2*lmd/R^2;</p><p>　　NCNB=Nc*sgm.*sqrt((rou-a1).^2+d^2)/RC+Nc*sgm*(rou-a1-a2);</p><p>　　RIA=II

103、./rou;</p><p>　　NRA=NCNB*R./rou;</p><p>　　aa=(mMN-NCNB)./(K+RIA);</p><p>　　plot(y,aa)</p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　7.5靈敏度分析程序</p>&l

104、t;p><b>　　clear</b></p><p><b>　　tic</b></p><p><b>　　%符號(hào)定義</b></p><p><b>　　%重物下降的高度h</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)角度sd2</p>

105、<p>　　%驅(qū)動(dòng)軸與圓柱凸輪軸傳動(dòng)比ii</p><p>　　%轉(zhuǎn)向輪與圓柱凸輪軸心距b</p><p><b>　　%轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng)c</b></p><p>　　%轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度af</p><p><b>　　%驅(qū)動(dòng)輪半徑R</b></p><p>　　%

106、驅(qū)動(dòng)輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a1</p><p>　　%驅(qū)動(dòng)輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a2</p><p>　　%驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離d</p><p><b>　　%小車(chē)行駛的路程s</b></p><p>　　%小車(chē)x方向的位移x</p><p>　　%小車(chē)y方向的位移y</p><

107、p>　　%軌跡曲率半徑rou</p><p><b>　　%曲柄半徑r1</b></p><p><b>　　%繩輪半徑r2</b></p><p><b>　　%參數(shù)輸入</b></p><p><b>　　n=10000;</b></p&g

108、t;<p>　　h=linspace(0,0.5,n);</p><p><b>　　ii=3;</b></p><p><b>　　b=0.15;</b></p><p><b>　　R=0.111;</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)輪A與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a1&

109、lt;/p><p><b>　　a1=0.08;</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)輪B與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距a2</p><p><b>　　a2=0.08;</b></p><p><b>　　%曲柄半徑r1</b></p><p>　　r1=0.01347;

110、</p><p><b>　　%繩輪半徑r2</b></p><p><b>　　r2=0.006;</b></p><p>　　%驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向輪的距離d</p><p><b>　　d=0.18;</b></p><p><b>　　%轉(zhuǎn)向桿

111、的長(zhǎng)c</b></p><p><b>　　c=0.06;</b></p><p>　　l=sqrt(b^2+r1^2)+(0.351)/1000;</p><p>　　aa=zeros(1,8);</p><p>　　kk=zeros(3,8);</p><p>　　A1=zeros

112、(9,4);</p><p>　　ddc=0.000001;</p><p>　　aa(1,1)=ii;</p><p>　　aa(1,2)=b;</p><p>　　aa(1,3)=R;</p><p>　　aa(1,4)=a1;</p><p>　　aa(1,5)=r1;</p>

113、<p>　　aa(1,6)=r2;</p><p>　　aa(1,7)=c;</p><p>　　aa(1,8)=l;</p><p><b>　　%算法</b></p><p><b>　　for i=1:9</b></p><p><b>　　if

114、 i>1 </b></p><p>　　aa(1,i-1)=aa(1,i-1)+ddc;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　ii=aa(1,1);</p><p>　　b=aa(1,2);</p><p>　　R=aa(1,3);</p>

115、;<p>　　a1=aa(1,4);</p><p>　　r1=aa(1,5);</p><p>　　r2=aa(1,6);</p><p>　　c=aa(1,7);</p><p>　　l=aa(1,8); </p><p><b>　　g=-10;</b></p>

116、<p><b>　　sd2=h/r2;</b></p><p>　　sd1=sd2/ii+pi/2;</p><p>　　C=l^2-2*c^2-r1^2.*(cos(sd1)).^2-(b-r1.*sin(sd1)).^2;</p><p>　　A=2.*c.*(b-r1.*sin(sd1));</p><p&g

117、t;<b>　　B=-2*c^2;</b></p><p>　　af=asin(C./sqrt(A.^2+B.^2))-atan(B./A);</p><p>　　format long</p><p>　　rou=a1+(d)./(tan(af));</p><p><b>　　s=sd2*R;</b&

118、gt;</p><p>　　ds=s(2)-s(1);</p><p>　　dbd=ds./(rou);</p><p>　　bd=cumsum(dbd);</p><p>　　dy=ds*cos(bd);</p><p>　　dx=-ds*sin(bd);</p><p>　　x=cumsum

119、(dx);</p><p>　　y=cumsum(dy);</p><p><b>　　plot(x,y)</b></p><p><b>　　grid on</b></p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　for j=f

120、ix(6.5*n/9):fix(8.5*n/9)</p><p>　　if x(j)==min(x(fix(6.5*n/9):fix(8.5*n/9)))</p><p>　　A1(i,1)=x(j);</p><p>　　A1(i,2)=y(j);</p><p><b>　　end</b></p>&l

121、t;p>　　if x(j)==max(x)</p><p>　　A1(i,3)=x(j);</p><p>　　A1(i,4)=y(j);</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　if

122、 i>1</b></p><p>　　aa(1,i-1)=aa(1,i-1)-ddc;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　for i=2:9</b></p><

123、;p>　　kk(1,i-1)=(A1(i,1)-A1(1,1))/ddc/14;%幅值</p><p>　　kk(2,i-1)=(A1(i,4)-A1(1,4))/ddc/4;%波長(zhǎng)</p><p>　　kk(3,i-1)=A1(i,3)/ddc/8/8;%角度</p><p><b>　　end</b></p><p