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综合创新训练总结报告

作 品 名 称: 无碳小车 院 系:班 号:姓名、 学号: 联 系 电 话:指导教师(签字):日 期: 20xx年6月2日

工程训练中心

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第一章 设计概述

1.1设计寓意

随着社会科学技术的发展,人们的生活水平的不断提高,然而各种人为污染也越来越严重,无碳对于人们来说,显得越来越重要。因此,节能、环保、方便、经济,是现代社会的主题,建设无碳社会,使得生活更加环保无污染显得更加迫切。针对目前这一现状,我们设计了无碳小车模型,这是用重力势能转化为机械能为原理,从而驱动小车前进的模型,为解决现代汽车尾气污染,石油危机提供了一种环境友好型的全新思路。

1.2设计目的

根据金工创新题目要求,为达到沿“S”型曲线绕桩前进的目的,无碳小车应实现重力势能与机械能的转换和周期性的转向这两个功能。据此可以将小车分为车身结构、驱动机构和转向机构三部分。车身结构要求总体重量轻且稳定,优先采用三轮式结构和三角形支架结构;驱动机构要求能量损耗小、传动比准确,优先选用齿轮传动机构;转向机构要求控制精度高、摩擦损失小,选用带杆端关节的空间曲柄摇杆机构。利用所学专业相关理论知识及金工实习所学实践知识完成了无碳小车的加工制造。为了实现上述要求,驱动轮采用大轮,随动轮及转向轮为小轮;驱动机构采用定滑轮,绕线阶梯轴承和同步转动大齿轮;转向机构采用曲柄摇杆,关节轴承和可调连杆以实现转向轮左右偏摆幅度的可调性。

第二章 设计思路、方案

2.1设计思路

本小组无碳小车的设计思路主要围绕以下三条展开:

(1)据能量守恒定律,物块下落的重力势能转化为机械能进而转化为小车前进的动能的过程中,由于传动效率的原因,必定存在能量损失。因此,要尽量减少能量的损失,尽可能使重力势能更多的转化为小车前进的动能。

(2)根据小车功能设计要求,即小车要走“S”型,小车前进的路线具有一定的周期性。因此,要求小车的转向具有周期性,转向机构的设计应合理,进而使小车的运动轨迹尽可能为最优解。

(3)小车结构的设计应力求简单、成本较低,加工尽可能符合加工工艺设计。

2.2设计方案

根据能量守恒,物块下落的重力势能通过细线经过定滑轮转化为与绕线阶梯轴同步的大齿轮的动能,通过大齿轮与后轮驱动轴上的小齿轮啮合使驱动轴上的小齿轮和驱动后轮获得一定的转矩,进而转化为驱动后轮的动能。驱动后轮就使小车获得前进的动力,而大齿轮和阶梯轴承同步转动曲柄摇杆(可调偏心距)的周期性转动使转向机构做周期性运动,从而使转向轮(小前轮)做周期性左右摆动,进而使小车做周期性运动,即是无碳小车走“S”型曲线前进运动。其中大小齿轮的传动比为5:1;转向机构为曲柄摇杆关节轴承和连杆机构,其中曲柄摇杆能实现可调偏心距,连杆采用螺杆,连杆两端与关节轴承连接,因此,杆长条件可通过螺杆调节;小前轮为随动轮,并与摇杆固接为一体,主要起差动辅助转向作用。还有,驱动轮(后轮)通过与差速器套在一起,再通过差速器与驱动轴套在一起实现与驱动轴的连接,在转向时差速器能实现左右后车轮获得不同的速度及保证转向平稳,从而提高了无碳小车整体的稳定性,这是我们无碳小车创新之处之一。

第三章 设计结果

3.1设计目标

在满足零件使用性能要求,并充分考虑减少能量损耗、车身减重和外观美化等因素的前提下,无碳小车能够平稳绕桩15个,小车前进总行程30米。小车行走路线大致如下:

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3.2结构设计参数

驱动机构的设计参数:小车车身长宽高尺寸290*130*615, 大小齿轮传动比5:1,绕线长度L=400mm,支架高度540mm,其中由直径为50mm的圆柱形重物(留1mm左右空间)求得外切正三角形支架边长为90.1mm,绕线阶梯轴起动直径14mm,驱动直径12.5mm,振幅600mm,后轮直径178mm,前轮直径40mm。设计绕桩周期为2m,一个周期内小车行驶的路程S1≈2.8m,小车设计行程30m,绕桩个数N≈15个。 转向机构设计参数:曲柄L1=20mm,连杆L2=129mm,摇杆L3=65。

第四章 作品结构组成图

第五章 作品制作主要工艺流程

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第六章 作品主要零件所用的材料明细

第七章 作品制作过程中遇到的问题、难点及解决措施

(1)在阶梯轴的制作过程中,由于轴的精度要求很高,而且最细的地方只有6mm,有90mm长,所以在车床上加工的时候容易折断,不好操作,并且,轴的两端都要加工,要保证两次同轴很难,所以,只能一

次加工完成。最后,在老师的指导下,我们用打孔锥在铝料的一端顶住,这样就能保证铝棍转起来轴能一直不变,而且精度也能得到保障。

(2)在小车装备好之后,我们开始调节小车的偏心距和曲轴连杆的长度,发现我们小车阶梯轴的最大位置处还是难以启动,然后我们经过分析,发现很不科学,认为是小车内部零件的问题。我们把小车拆卸下来,对零件一一校核,发现是小车前轮轴承出现了问题,于是我们换了一个新的轴承,并且,为了能更好的启动,我们又将小车后轮的外圆车了一下,保证后轮更圆,从而减小小车的前进阻力。最后我们将小车重新装备好,小车能够正常启动了。

(3)在小车的调节过程中,发现小车始终始不能绕一条直线走S形轨迹,我们知道是与小车的曲轴连杆长度和启偏角有关,但由于有两个变量,所以在调节过程中始终难以协调。于是,我们讨论了一番,最终决定先让小车在最大角位置启动,这样就保证了单一变量,调节小车的曲轴连杆长度,如果在最大角位置小车能够走直线,理论上在零度角启动总能找到一个启偏角使得小车能够绕一条直线走S轨迹。最后,经过我们的实践,小车得以调节好。

第八章 总结及体会

在无碳小车的设计、加工、装配、调试等环节中,我们在设计、论证、实验验证的过程当中反复探索、不断前进。这个过程,增强了我们对专业知识的理解,同时锻炼了我们的动手能力。在无碳小车不断完善的过程中无可厚非遇到了很多问题,通过发现问题、分析问题、解决问题,使我们学会了如何从工程设计的角度去看待问题,深刻了解到了理论与实践的差距及其二者结合的重要性,也体会到了团队精神的重要性。

首先,在设计方面,一开始觉得无碳小车的设计都很单一,但在查阅各方面的资料和一番计算后,还是发现很多地方可以改进的,而不一定是无中生有的创新。例如,我们后轮采用的差速器,稳定性强;转向机构采用了两个关节轴承和螺杆微调结构,灵活性强,这是我们的创新之处。其次,在制造方面,通过自己动手制造我们设计的小车,我们学

到了很多,我们能够粗车、粗铣一些基本零件了,再通过老师的指导也能精加工出一些基本零件,在我们原来金工实习的基础上又有了很大的进展和突破。然后,在装配方面,当我们的零件都加工完成的时候,便开始了匆匆的装配,可是在那个时候我们才发现,装配也是一门技术活。不是简简单单的把零件装配到一块,而是要做出适当的调整。不但要有一定的专业知识,还要有一定的装配经验。最后,在调试及试车方面,我们花了很多时间在这方面,因为有很多影响因素和叠加误差,使得调试起来比较费工夫。在影响因素中,地面不平是一大问题,而不是比赛专业的木质地板,导致小车难起车、速度不均匀,不稳定等结果,给调试增加了不少困难,就不能用控制单一变量法去考虑问题了。但功夫不负有心人,经过我们的不懈努力,查阅各方面资料、请教老师和有经验的师傅,逐一击破,最终成功达到我们满意的结果。

通过这次工程训练的创新研究,我们因此学到了很多东西,亲身体验了机械的设计及制造过程,丰富了自身的理论知识,提高了动手实践能力,培养了实事求是的严谨的科学态度和吃苦耐劳的工作精神。总而言之,这次比金工创新让我们学到了很多东西,我们也应多参加一些类似的比赛和科研项目,以丰富自己的实践经验,所以希望以后能够有多点实践的机会。

 

第二篇:创新项目成果报告模板

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