机械5

一种无碳小车的创新性设计与仿真优化分析 目录 摘要： 3 Abstract： 4 第1章设计背景和研究意义6 1.1设计背景6 1.2研究意义6 1.3太阳能的应用实例6 1.3重力势能的应用实例7 第2章无碳小车的设计概述10 2.1设计的命名主题10 2.2无碳小车功能设计要求10 2.3无碳小车的整体设计要求11 2.4无碳小车的设计方法11 第3章无碳小车结构方案的设计13 3.1整体方案分析13 3.2局部方案的技术分析14 3.2.1驱动机构14 3.2.2传动机构15 3.2.3转向机构16 3.2.4行走机构17 3.2.5微调机构17 3.2.6无碳小车车体分析17 3.3方案草图的建立及原理18 3.4无碳小车材料选择19 第4章无碳小车运行理论计算基础19 4.1无碳小车参数的确定19 4.1.1无碳小车运行轨迹理论参数分析19 4.1.2动态力分析19 4.1.3传动机构及行走机构参数确定21 4.1.4转向机构参数的确定22 第5章建立小车的虚拟样机模型25 5.1无碳小车的整体虚拟样机模型25 5.2无碳小车主要结构3D模型27 第6章无碳小车Pro/e动态运动仿真与优化30 6.1 Pro/e机构运动分析模块功能30 6.2无碳小车动态运动仿真的流程图： 32 6.3无碳小车动态运动仿真33 6.3.1无碳小车理想状态动态仿真33 6.4无碳小车的优化设计43 6.5无碳小车仿真优化设计后数据结果45 第7章设计总结47 7.1分析设计仿真过程的失误47 7.2实际样机的展望47 7.3无碳小车的应用意义48 参考文献49 致谢50 外文科技资料翻译51 附录无碳小车工程图64 摘要： 本次设计课题要求是设计一个节约型能源的绿色无碳小车，无碳小车的设计与制作，重在倡导无碳的行为。根据能量转换原理，给一定重力势能，利用重力势能转化为机械能，驱动具有方向自动控制功能的小车行走。设计目的主要是完成无碳小车的结构设计，仿真优化设计，在两米宽的跑道上，小车前进的总距离和绕过的间隔一米障碍物的个数作为衡量的设计成功与否的重要的标准。作品的设计力求做到系统性、规范性和创新性，充分体现工程意识。本次设计主要采用机械系统设计方法进行形体分析和设计，在对设计任务和目的总体把握的情况下，综合考虑材料、加工工艺、制造成本等方面的影响因素。通过对小车的功能分析得出清晰开阔的方案设计思路。 为了便于对无碳小车整体结构的设计，我把小车的整个系统分为六大模块：驱动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构、车体。然后进行模块化设计，利用Triz理论发散性思维方式对各个模块进行分析，并提出多种方案，经过综合分析对比各种方案的优缺点选择出最优的方案组合。整体的方案如下： 驱动机构：锥形轴 传动机构：单级圆柱直齿轮 转向机构：正弦机构+摇杆 行走机构：单轮驱动 微调机构：滑槽式 车体：三角形 为了使小车在行驶过程中更稳，前进距离更远，采用仿真优化设计的方法对小车的外形尺寸进行优化，利用Pro/e仿真软件模拟无碳小车在自然重力作用和合外力（地面滚动摩擦阻力、内部连接摩擦力）作用下，小车在地面上能够运行的最远轨迹，并分析影响小车运动性能的关键因素，进而优化出更好的结构方案，然后加以改进，使小车的运行轨迹更加稳定，直线性更好。 关键词：无碳小车；绿色能量；参数化设计；仿真优化技术