无碳驱动小车关键参数分析

无碳驱动小车关键参数分析
从力求结构简单的角度出发,确定了小车结构方案,并在此基础上,对一些关键参数如驱动力矩、驱动轮直径、传动机构齿轮齿数比、凸轮推杆位移及调节参数等进行了分析。该分析对小车的设计具有一定的参考价值。
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标签:无碳小车;参数分析;驱动力矩;轨迹设计
无碳小车是目前发展低碳经济大环境下,训练学生工程综合能力的一个创新实践项目。该项目通过一定质量的重物下落一定高度将重力势能转换为动能,并让小车自动前行,前行过程中,小车要能自动避开预先在赛道上放置好的障碍物,障碍物之间间隔距离相等。小车须采用三轮结构。
小车设计要解决的关键问题有以下几个:重力势能转化为动能、在动能驱动下小车自行行走、行走过程中能自动避开障碍物等。按此功能要求,本着结构简单、性能优化、成本低廉的原则,基本确定小车结构方案如图1所示[1][2][3]。以下就此方案对相关参数进行分析。
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小車前行以及转向都需要有驱动力驱动。该项目驱动力来源于重力势能转化成的动能。图2为能量转化用滑轮或滑轮组,其中,G为重物的重量,重物系在线绳上,另有线绳绕在线轴(如图1)上,F为线绳的拉力,同时也是驱动线轴转动的驱动力,T=Fd/2为输入力矩,d为线轴直径。对于小车来说,后轮为驱动轮,也是输入力矩的主要耗用者,因此,小车能不能行走以及能否稳定行走与驱动后轮的力矩TQ有关,在图1方案a中,TQ=T/u,(u=z2/z1为齿轮齿数比),图1方案b中,TQ=T。可见,驱动力矩TQ与线绳拉力F、线轴直径d以及传动方案有关。
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为实现小车行走的稳定性要求,驱动力矩TQ大小要适中,既不能因为过大导致小车倾翻,或重块晃动影响正常行走,也不能因为过小导致小车不能启动。下面,针对影响驱动力矩的因素进行分析。
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如图2所示,根据能量平衡,有G·H=F·L。式中,H为重物下落高度,L为缠绕驱动轴的线绳移动的距离,L的大小与小车走过的轨迹长度成正比关系。
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本文发布于:2024-09-23 19:25:21,感谢您对本站的认可!

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标签:小车   驱动   力矩   行走   结构   参数
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