“双8”字无碳小车的轨迹分析和结构设计
何斌锋 田力成 胡鑫 马成龙摘要设计了绕行“双8”轨迹运行无碳车。
采用不完全齿轮和曲柄摇杆机构相结合组合结构完成了车向机构设计。
计算出无碳车参数并采用LB仿真运行轨迹优化结构参数完成无碳车整体结构优化。
采用 R 软件完成了无碳车三维建模装配并对无碳车进行加工制作与调试车能完整走出“双8”轨迹证明了该组合向结构合理性。
br rbr r b "bl 8" rr g z "bl 8" rr rbr r ll b r b l gr rk rkr r rbr rll rg l l z rr vrll rr rbr r ll b LB r ll R r r rl lg blg vr rbr r rbr r r bgg rl b rg rr rv關键词“双8”无碳车; 轨迹分析;向设计;不完全齿轮;曲柄摇杆机构K r "bl 8" rbr r;rr l;rg g;l gr;rk rkr 图分类 献标识码 编0063（00）5077030 引言根据六届全国工程训练赛规则半张标准乒乓球台（长55、宽370）上有3障碍桩沿线放置障碍桩直径0、长003圆棒两端桩至心桩距离350±50要车以 “双8”轨迹交替绕线上3障碍桩保证每障碍桩“双8”形封闭圈如图所示。
通建立数学模型计算出“双8”轨迹长设计合车整体传动机构、驱动机构、向机构、行走机构、微调机构。
由“双8”路径要四次换向并且进行连续圆弧弯要歇性机构采用不完全齿轮和曲柄摇杆组合向结构进行设计实现车向。
车结构设计画出无碳车结构草图无碳车各组成部分相应驱动机构、传动机构、行走机构、向机构、微调机构如图所示。
无碳车运行理论计算 车理论运动轨分析“双8”轨迹总长计算取渡段非圆弧部分正弦曲线“双8”交汇。
以平行衔接切线方向 X 轴建立如图3所示直角坐标系并设∠B∠B3？琢。
根据图3分析正弦曲线方程式？滓0R——车弯半径;——正弦曲线振幅;——正弦曲线周期。
由工程训练规则可得两端桩到心桩距离350±50取值350则车弯半径R75综上所述（）、（）、（3）和（）式立可化设当？琢5°优轨迹对曲线积分运用LB计算可得30就是曲柄摇杆旋半周前轮从侧偏角运行到另侧偏角所走距离则“双8”总长两段圆弧加四段渡曲线。
故轨迹总长 驱动机构及传动机构参数确定首先根据“双8”周期总路程3558也就是曲柄轴回两周不完全齿轮轴旋两周摇杆往复摆动次轮走距离。
（5）设计取车轮直径50与车整体较合适且级传动传动比375。
按照机械设计齿轮般可取齿数70[]故取齿齿数9根据传动比确定齿轮齿数7。
车弯易出现差速问题导致车发生侧翻现象。
问题设计采用单轮驱动方法即将其轮与驱动轴以单向轴承和法兰盘固定结起另轮通轴承装配驱动轴上。
将绕线轮设计成锥形如图所示其优车启动前将绕线绕端提供车较启动力矩;车运行绕线逐渐向直径较端B移动;能够保证绕线从端到端平稳渡从而实现车匀速稳定运行。
由图无碳车结构草图分析各级矩及摩擦力矩重物通定滑轮带动绕线轴获得驱动力矩（6）齿轮传动将传动到轮轴获得力矩（7）轮驱动力（8）当G、、定值车驱动力与绕线轴直径有关又车能够启动条件（9）由（6）、（7）和（8）式立可得G——砝码质量——绕线轴直径——齿轮传动比0——车所受静压力——摩擦阻力系数。
37550取05车质量5kg则0×5×98×05735。
实验75车可以启动车驱动力矩分别003750。
3 向机构参数确定向机构由不完全齿轮和曲柄摇杆机构组成能够很消除卡齿现象使任位置保持所要角能够较实现平稳向。
3 曲柄摇杆机构设计曲柄摇杆机构无急回特性充分必要条件[5]（0）保证曲柄摆动程能够使得左偏角与右偏角相。
图6取摇杆摆角？兹则有（）又由图5可知？兹？渍？兹R366°（l车前轮心到轮轴距离）结合（0）、（）式和车结构取073b8778889。
3 不完全齿轮歇机构设计不完全齿轮与曲柄摇杆计算方程可组合成分段函数运行半周期设计优弧部分走半圆位置车前轮始终保持左偏角劣弧部分走半圆位置车前轮始终保持右偏角有齿部分是曲柄摇杆旋半周前轮从侧偏角到另侧偏角实现角变化从而换向。
先确定齿齿数选取Z9[]齿齿数又走完整“双8”要步进行齿轮Z与不完全齿轮Z3动两圈且绕角相故选不完全齿轮齿数也7。
故取有齿部分0不完全齿轮对应走正弦曲线角不完全齿轮对应走半圆角不完全齿轮对应走半圆角3 仿真与实物测验不完全齿轮与曲柄摇杆机构计算方程可组合成分段函数由图5和图6可知车曲率弯半径[3]（无碳车车寬半）（）车行走程车整体角当车角？茁有（3）利用计算得出参数和上式可LB仿真前轮轮轨迹图如图7所示。
参数优化将车加工并且调试实物测验车可以走出设计要“双8”轨迹。
结论采用不完全齿轮和曲柄摇杆机构相结合组合结构向机构完成了车结构设计。
终加工与调试车走出了合设计要“双8”轨迹验证了向机构设计合理性。
参考献[]濮良贵陈国定吴立言机械设计[]北京高等教育出版社0[]徐冰印江陈俊君不完全齿轮与曲柄摇杆无碳车设计[]实验室研究与探0635（）[3]赵国博赵保璇潘瑞鹏基LB“8”绕障无碳车轨迹模[]机械工程师07（0）9798[]邹慧君殷鸿梁歇运动机构设计与应用创新[]机械工业出版社008[5]贾生王晗王笃基不完全齿轮与曲柄摇杆机构进行控制无碳车[]机械制造0755（）3637作者简介何斌锋（98）男陕西富平人副教授主要从事表面工程方面研究;田力成（996）男陕西榆林人西安理学院机械设计制造及其动化专业学生。