无碳小车的转向机构设计及其仿真分析

无碳小车的转向机构设计及其仿真分析

任务书

1．课题意义及目标

通过本次的毕业设计，使学生了解了无碳小车的运动状况，学习SolidWorks、ADAMS等软件，增强对软件的应用能力。同时对机械原理、工程力学、机械设计等理论课程进行系统全面的复习，并将这些理论知识应用到实践中，做到学以致用。此次毕业设计期望解决无碳小车运行过程中前轮转角与车身的关系，为国内无碳小车的设计提供参考。

2．主要任务

通过查阅资料了解国内外无碳小车研究的进展，通过对比各设计方案的优势与不足，确定无碳小车转向机构的方案。并借助SolidWorks软件完成转向机构各部分组件的建模与分析，完成无碳小车转向机构设计。利用SolidWorks软件完成小车的虚拟仿真分析并进行改进。

3．主要参考资料

[1] 张磊．一种无碳小车的设计与性能分析[J]．电子制作，2013(9)：47．

[2] 白雪，唐鹏达．机械传动无碳小车的设计构想[J]．工业设计，20ll(8)：145．

[3] 徐岩，佟岳军，陈彦国．自动绕障无碳小车的设计[J]．现代企业教育，2012(11)

[4] 谢进．机械原理[M]．2版．北京：高等教育出版社，2010．

4．进度安排

审核人：年月日

无碳小车的转向机构设计及其仿真分析

摘要：本设计满足第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题要求。在设计过程中加强了SolidWorks、ADAMS软件的应用学习，完成了无碳小车的转向机构设计，顺应了未来机械无碳、绿色的发展方向。

本次毕业设计结合竞赛规则要求，通过查阅相关资料，观看往年比赛视频借鉴往年参赛选手经验，完成了本次的毕业设计任务。通过运用SolidWorks软件完成无碳小车的转向系统的设计、整车装配与运动仿真。为无碳小车“S”型轨迹的转向机构设计提供参考。

关键词：无碳小车，双滑槽转向结构，SolidWorks

Carbon-Free Car Steering Mechanism

Design and Simulation Analysis

Abstract: The design meet the requirements of the Fourth National University engineering training comprehensive ability proposition competition. Strengthening the sudy of SolidWorks,ADAMS software applications , achieving the design of

carbon-free car steering system and tending to the mechanical non-carbon and green development.

This design combines with competition require, through searching for relevant information, watching the previous competiton videos and learn experience from these resorces. It takes advantage of SolidWorks software to complete the design of carbon-free car steering system, the assembly of vehicle and simulate of action. It provides the reference for the carbon-free car "S" type of track the steering mechanism.

Keywords: Carbon-free car, Double chute steering structure,SolidWorks

目录

1 绪论 (1)

1.1设计目的及意义 (1)

1.2国内外研究进展 (1)

1.3 全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 (2)

1.4设计准备工作 (3)

2 无碳小车方案理论设计 (4)

2.1 行走轨迹设计 (4)

2.1.1 行走轨迹确定 (4)

2.1.2 行走轨迹绘制 (5)

2.2无碳小车整车参数以及传动机构设计 (5)

2.3转向机构设计 (8)

2.3.1转向机构介绍与选择 (8)

2.3.2转向机构分析 (10)

2.3.3类曲柄双滑槽转向机构 (10)

2.4原动方案选择 (13)

2.5行走机构设计 (14)

2.6整体方案确定 (15)

3基于SolidWorks软件的运动仿真 (16)

3.1 SolidWorks软件介绍 (16)

3.2基于SolidWorks的转向系统装配方案设计 (16)

3.3基于SolidWorks的无碳小车转向机构运动学仿真 (19)

4基于ADAMS的无碳小车转向机构仿真分析 (21)

4.1 ADAMS软件介绍 (21)

4.2 SolidWorks与ADAMS的数据传输 (22)

4.3基于ADAMS的小车轨迹仿真 (23)

5成果与展望 (28)

参考文献 (29)

致谢 (30)

1 绪论

1.1设计目的及意义

设计目的：

本次的毕业设计结合第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛的要求，旨在了解无碳小车的设计要求，熟悉无碳小车各部件的运行情况[1]；结合机械设计和机械原理的相关知识，设计小车的转向机构；通过分析小车前后轮传动比关系以及转角和前轮转角之间的关系，确定小车的转向机构以及整车的相关参数；借助建模软件、动力学仿真软件，对无碳小车的转向机构的运动进行仿真分析，进而验证设计的方案是否合理。

设计意义：

通过本次的毕业设计，不仅了解了无碳小车的运动状况，学习了Proe、ADAMS 等软件，增强了对软件的应用能力。同时对机械原理、工程力学、机械设计等课程进行了系统全面的复习，并将这些理论知识应用到实践中，做到了学以致用，并通过本次设计为现在无碳小车设计中转向机构的设计提供参考。

1.2国内外研究进展

通过查阅资料知道，目前在国内每两年会举办一届“全国大学生工程训练综合能力竞赛”，至今已成功举办了3届。目前对无碳小车转向机构的设计有这样几种方案，包括：曲柄摇杆机构、正弦机构、RSSR空间四杆机构方案，这三种机构在结构和功能上有各自的特点，其中正弦机构可以实现正反转角的完全对称，曲柄摇杆机构和RSSR空间四杆机构通过优化设计，可以使机构的对称性得到提高。

在国内各大高校尤其是工科类高校对无碳小车的研究比较深入，其中哈尔滨工程大学工程训练中心提出一种采用摩擦轮与摩擦盘相结合的结构来实现小车的转向功能，这样的结构易加工，调试简单。在第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛中，来自东南大学机械工程学院的队伍提出曲柄摇杆机构的转向机构，并应用微调装置精确调节小车运动轨迹。辽宁工业大学专门针对无碳小车S形运动轨迹进行改进研究，采用连杆机构实现前轮的自动转向[2]。