无碳小车传动装置简图

1. 无碳小车底板与轴承座怎么连接

无碳小车是一种不需要消耗燃料和电池存储的能源，仅仅依靠重锤下落过程中生成的机械势能产生动力而驱动行驶的小车，近年来已经成为广泛的研究热点。无碳小车的结构可以分为车体、原动机构、传动机构、转向机构、和微调机构共五个方面。其中，车体是小车全部零件的载体、原动机构为小车提供动力、传动机构负责传递原动机构提供的动力、转向机构实现小车有规律的转向、微调机构改变小车行驶轨迹的半径和周期。转向转机构是整个无碳小车中最为重要的机构，它的作用是通过将绕线轴转角变化量通过机构转化为导向轮的转角变化量，从而实现无碳小车的转向功能。在现有技术中，无碳小车在转向时存在不够灵活、容易出现偏差以及耗能较大的问题，且无碳小车的转向方向角度不方便调整，因此需要设计一种方便碳小车转向的装置来解决上述问题。

2. 汽车底盘构造图解及名称

汽车底盘结构名称图解:底盘用于支撑安装汽车发动机及其零部件和总成，形成汽车的整体造型，并接收发动机的动力，使汽车运动，保证正常行驶。底盘由传动系统、驱动系统、转向系统和制动系统四部分组成。

汽车底盘传动系统图一般由离合器、变速器、万能变速器、终减速器、差速器和半轴等组成。

离合器图
万向传动装置差速器图解

汽车底盘驱动系统图由车架、车桥、车轮和悬架等组成。汽车底盘驱动系统的功能是:接收传动系统的动力，通过驱动轮和路面的作用产生牵引力，使汽车能够正常行驶；

承受汽车总重量和地面反作用力；

缓解不平整路面对车身的冲击，衰减汽车行驶时的振动，保持乘坐舒适性；配合转向系统，确保车辆操纵稳定性。汽车底盘驱动系统图汽车转向系统图下图为转向系统结构图，主要由转向控制机构和转向传动机构组成。

转向机构包括方向盘和安全转向柱；转向传动机构包括转向器、左右横拉杆、转向节臂和转向节等。稳定器:减少车身侧倾，增加转弯时的机动性。

半轴:将发动机的动力传递给车轮驱动汽车。

转向杆:控制车轮转向，调节前束。

下臂、上臂:连接车轮和车身的悬架构件。

万向轴:连接在两轴之间，两轴之间的传动角度可以在一定范围内任意变化。因为前轮要开车转弯！

弹簧:起缓冲作用的弹性元件。这是一个螺旋弹簧。卡车用钢板弹簧，一些高端车用空气弹簧。

减震器:液压阻尼元件，吸收路面冲击能量，抑制弹簧压缩后的反弹力。它与弹簧配合形成阻尼系统，用于减缓路面不平整引起的车身振动。减震器的阻尼力和弹簧的弹力通过不同的调节和匹配，会产生不同的底盘风格，比如运动和舒适。

汽车转弯时，驾驶员转动方向盘，安全转向柱和转向器中的转向器一起转动，带动转向器中的转向齿条横向移动。转向齿条带动左右横拉杆运动，横拉杆与左右转向节臂连接，带动转向节臂转动。手臂和指关节固定在一起，指关节随之转动；转向节装有转向轮，因此转向轮由转向节驱动偏转一个转向角，从而改变汽车的行驶方向。转向完成后，方向盘转回原位，带动方向盘回到原位，汽车恢复直线行驶。

汽车制动系统图形制动系统主要由供能装置、控制装置、传动装置和制动器四部分组成。制动系统的主要作用是使行驶的汽车减速甚至停止，保持下坡车的速度稳定，使停止的汽车保持静止。制动油管:传递制动踏板的力。

制动缸:将制动液的液压转化为机械力，作用在制动钳上。卡钳上的摩擦片摩擦制动盘，将汽车的动能转化为热能并消耗掉，从而使汽车停下来。

手刹拉线:拉手刹时制动后轮，就像自行车刹车一样。汽车底盘零部件制动结构图排气管软连接图:阻断发动机振动传递。

副车架:连接下摆臂和车身的悬架构件。

三元催化转化器:将废气中的氮氧化物、一氧化碳等有害气体转化为N2、二氧化碳等无害气体，减少排放污染。

消声器:消除发动机排气噪音。没有这个东西，我们的车会像跑车一样轰鸣。

活性炭罐:安装在车尾右侧的黑色小罐，内装活性炭，与油箱相连，用于吸附汽油蒸气。汽车启动时，活性炭罐的电磁阀适时开启，吸收的燃油蒸气再次倒入进气歧管，节省燃油，保护环境。

扭力梁:扭力梁式半独立悬架的部件，能产生一定的扭转变形，使悬架性能介于独立悬架和非独立悬架之间。这种悬架的特点是成本低，强度高，占用空房间小，舒适性一般，多用于小型车。

@2019

3. 带式运输机传动装置的设计（一）

下面的数据表是滚筒功率以及转速的表吧
这个地方可以用运输机滚筒轴功率粗选内电机功容率 然后从电机去除个个功率递减系数校核一下
根据速度 电机转速等粗定减速比 然后制定参数后校核之
减速比知道了 根据课本如何设计减速器样本就OVER了

4. 求一份无碳小车设计方案（绕S走的）越详细越好，非常感谢

方案目录

一：任务和要求 ………………………………………………………2
1.1 命题要求部分 ………………………………………………2
1.2 自我发挥部分 ………………………………………………3
二：方案设计及论证 …………………………………………………4
2.1 转向轮及轨道设计 …………………………………………4
2.2 动力系统设计 ………………………………………………7
2.3 小车整体及外观设计 ………………………………………8
2.4 最终方案 ……………………………………………………8
三： 材料及成本分析 ………………………………………………9
3.1 小车整体材料种类 …………………………………………9
3.2 小车各部位材料选择 ………………………………………9
3.3 小车整体成本分析 …………………………………………9
四：方案总结 ………………………………………………………10

一：任务和要求
1.1命题要求部分
命题主题：“无碳小车”
竞赛命题要求：
①小车要求采用三轮结构（1个转向轮，2个驱动轮），具体结构造型以及材料选用均由参赛者自主设计完成。要求满足：①小车上面要装载一件外形尺寸为￠60×20 mm的实心圆柱型钢制质量块作为载荷，其质量应不小于750克；在小车行走过程中，载荷不允许掉落。②转向轮最大外径应不小于￠30mm。
②给定重力势能为5焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一用质
量为1Kg的重块（￠50×65 mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，
落差500±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，
不允许掉落。小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此
能量转换获得，不可使用任何其他的能量形式。
③障碍物放置要求：每间隔1米，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒。
小车结构示意图：

小车运动轨迹示意图：

第二阶段附加要求：
参赛队，需取下小车原有的转向轮，重新制作小车的转向轮。转向轮的制作采用根据原设计图纸和竞赛组委会的指定要求，经计算机三维造型后，使用快速成型机制作、车床加工及钳工方法完成，最终完成小车转向轮的组装和调试，总加工时间为4小时左右。
成绩评定：
根据综合工程管理方案、设计方案、加工工艺方案、成本
分析方案、小车徽标设计、转向轮加工成本及质量（是否符合
图纸要求）、现场加工质量、小车前行距离及答辩成绩等得分，
经加权公式计算最终得分

1.2自我发挥部分
1）小车的前轮（即转向轮）设计。单向偏转或实现双向偏转及其转向角度的确定。
2）小车的运行轨道的设计。根据转向方案，设计出小车路程最少且位移量最大、符合命题要求的预算轨道。并确定小车的初始释放位置。
3）小车的能量转换方式。综合考虑到转换与行驶的相对关系，并尽可能的加大能量的利用率。
4）小车的前后轮设计。前轮尽量简洁，且确保自己能够用三维软件自行作出，后轮设计尽量减少与地面的摩擦。
5）小车的外观设计。在不影响小车的正常运行下，尽量减少小车自身的重量，并且要考虑到小车的整体外观。
6）成本分析。 在实现小车能够实现基本运行的情况下，充分考虑选材成本和装饰材料的取舍。

二：方案设计及论证
2.1转向轮及轨道设计
设计主体思路： 利用转向轮中心轴偏转，实现小车转向。
本方案中将分校内比赛方案和后期参考放案两种方案，校内方案目标是实现单向偏转，后期参考方案目标是实现近S形路线。
方案一如图1所示（为轴中心部位的半剖视图），前轮的中轴设计，成一个倾斜的角度。使其能够实现自行的绕一圆弧运动。从而实现绕开障碍物运行。方案二将采用平行连杆实现小车的转向。且以方案二为主要设计思路。

前轮具体设计及轨道方案：
方案一：单向偏转设计及其对应的轨道设计。如图3（前轮剖视图）所示。其轨道设计如图2所示：
前轮设计软件采用CAXA工程制造师设计，并实现自动成型。前轮轮廓图如图4和图5：

各参数要点经计算得出，具体如下：（前轮最大外径初步设为50mm,最大宽度设定为15.625mm）:
轨道参数：
1）.小车宽度要小于200mm；
2）.轨道半径为2500mm；
3）.行驶初始角度（相对赛道偏角）为arctan4/3（约53度）。
前轮参数：（参考图4）
1）.小车外轮最大外径50mm； 最大宽度15.625mm。
2）.图4注释制造经过：①拉伸除料→拉伸深度6.25mm→增加拔模斜度30度。②过渡→半径为1.25mm。③过渡→半径为6.25mm。④打孔→通孔→直径18.75mm。
3）.中轴孔经打孔→ 孔型→小径1.25mm,大径1.5625mm，通孔。（以50mm最大外径，大经比小径宽0.3053mm）。
设计小结：
该方案设计中，小车最大有效位移约为4000mm，可能还有出界的扣分。在初步比赛中，可以先用偏转前轮实现类似的效果，前轮放置如图6所示。前轮的安放转角与上述计算角度一样。

方案二：近S形偏转设计及其轨道设计。轨道设计如图7所示：

前轮设计软件采用CAXA工程制造师设计，并实现自动成型。前轮轮廓图如图4和图5所示
各参数要点经计算得出，具体如下：（前轮最大外径初步设为50mm,最大宽度设定为15.625mm）:
轨道参数：
1）.小车宽度不易过宽，设定为180mm。
2）.每个旋转弧行驶距离为1000mm—1100mm(符合小车宽度)。转弯角度为arctan1/5（约11.3度）。
前轮参数：
1）.小车外轮最大径50mm； 最大宽度15.625mm。
2）.图4制造过程与注释与方案一类同。
3）.中轴实现过程，选择形孔，其外径为2.2mm。

前轮转向的实现方案设计（初步设计）
a.转向距离设定：
本方案设计中小车动力转变将经过发条盒带动大齿轮，再带动安装在小车后轮上的小齿轮实现小车的驱动（详见动力系统设计）。大齿轮设计时，除了提供小车行驶的能量，还将提供改变方向的能量。
如下图8所示，当大齿轮每旋转一周，就改变一次方向，这时初步设定后轮最大外径为60mm.
则后轮每旋转一周行驶距离为：2*3.14159*30=188.4954mm
为实现大齿轮旋转一周至少行驶1000mm的距离，如果定小齿轮旋转的周数为设定为5.3周，则行驶距离为：188.4954*5.3=999.02562mm.
所以可以设定大齿轮与小齿轮的齿数比53:10。
b.转向结构设计：如图8。

采用平行连杆，轮流经过大齿轮的凸起处，从而直接带动前轮的中轴，改变其行驶方向。设计中，将采用前轮中轴平行于平行连杆固定轴。从而实现连杆固定轴转角与前轮转角一致，如图9，设置连杆固定轴宽度为10mm，则大齿轮推动平行连杆的距离仅为1mm，故可以实现，且能减少能量消耗。
设计小结:
该方案设计中，前轮的制造工序简单。前轮的安装与卸载可能比较繁琐，可以考虑将前轮中轴分段制造，以减少安装与卸载的程序。实际制造中，转向的具体参数设计需要实际实验才能最终定论。该方案为本组主要设计方案。
2.2 动力系统设计
设计主体思路：首先利用发条将重力势能转化成弹性势能，再利用发条能较稳定的能量释放特性，经过齿轮转变带动后轮驱动小车
的前进。
理论计算数据：以网上木材—钢间滚动摩擦系数（最大）0.04，小车整体重量为2KG，能量用5J计算可以得到运行最大距离为6250mm，但实际运行中，摩擦系数没有0.04，能量运用率无法达到100%，相互抵消与否需要实验数据说明。

小车动力系统图如下图10所示：

如图10所示，重物经过滑轮，与发条相连接，发条轴与大齿轮中心轴相连，大齿轮带动小齿轮实现后轮的驱动。该过程依能量的转换分为两个阶段，具体如下：
a.势能转化为弹性势能：
首先，释放重物，由于发条处于反向转动，不影响小车静止。当重物下落到接近小车上方由于弹性势能的加大，重物速度将会减慢。此时，借助磁铁的吸引力，将放在底板上的撞针压下，同时固定住重物。撞针的另一端连接发条的固定针，使发条处于瞬间弹性最大值状态。
b.弹性势能转化为小车动能：
当发条固定针将发条固定，此时，发条开始释放弹性势能，同时带动大齿轮转动，再经过小齿轮带动后轮（小齿轮中心套在后轮连杆上）。
各参数如下：
1）.物体下落高度为500mm；
2）.重物能够在无磁铁的情况下恰好接触底板，以保证“不使用其他形式的能量”（“恰好”即速度基本为零，以减少能量的损耗）；
3）.重物接触底板后要保证发条处于恰饱和（最佳状态）或要饱和状态，确保能量的最大转换。

设计小结：
该方案设计中，对发条的要求较高，但可以较平稳的使用法条中的能量，除去了重物下落的摇摆问题，同时可以实现小车的稳定转向。

2.3小车整体及外观设计(初步设计)
小车底板设计：小车底板宽度180mm，总长度300mm，前半部分采用等腰梯形，上底100mm，下底180mm，高100mm，后半部分为矩形设计长为200mm，宽度为180mm。底板厚度3mm。
重物支撑架设计：采用长度为600mm，宽度50mm，厚度为3mm中部为空的塑料板，另外重物支撑架两边用两根长度为300mm的塑料棒支撑。
转向装置设计：转向连杆统一采用直径1mm的硬质铝棒，中轴采用钢棒。转向轮位于小车中轴线上，转向轮轴线与前底板相距30mm。转向轮外径为50mm，最大宽度15.625mm。
后轮驱动设计：后轮外径60mm，宽度为10mm，两轮中轴线离后底板30mm，采用嵌入式放置，小齿轮位于两后轮连线中心处。
外 观 设 计：外观标幅以学校标志为主。注重不同颜色涂漆的结合使用。
载 物 放 置：放与小车中前部，使其同时起到平衡小车的作用。

2.4最终方案
本次方案设计中，分初次比赛用车和后期比赛用车（如果许可，可以直接用后期设计方案），前后用车主要不同处在于前轮转向及轨道设计，与费用不产生太大影响，但是方案二为我组主要设计方案。能量系统设计，以经发条实现二次转换为主，但也有备用方案。备用方案仅做意见保留。
三： 材料及成本分析
3.1小车应用材料种类：
塑料 硬质铝 磁铁 钢柱 细线

3.2小车整体材料种类
本次方案中主要材料种类如下：
小车底板及重物支撑架：塑料为主.
后轮设计：塑料为主（成品设计）。
前轮（前期）：硬质铝。
齿轮：塑料（成品设计）。
重物下落固定物：磁铁。
连杆等：硬质铝。
前后轮中轴：钢。
装饰：塑料为主。
发条：买标准品。

3.3小车整体成本分析（参考网上报价）
塑料板成本：总共约15元
前轮成本：自己制作
后轮成本：标准品两个10元左右
连杆成本：约3元
齿 轮：小齿轮1元 大齿轮2元
发 条：25元左右
撞 针：0.5元
磁 铁：4-5元
滑 轮：1元左右

总共材料成本约为63元（不包含工具等其他费用）。

四：方案总结
本次竞赛命题要求中，以给定的能量设计三轮小车带动给定负载进行避物运行。本方案设计中，分为前轮转向，动力设计，成本分析三大部分展开设计。
前轮转向设计过程中，首先考虑到的是单向偏转的实现，但与理论最小运行值有较大差距，故考虑转向运行。其中，平行连杆的设计，从理论上可以实现交替转向。但前轮的支撑力如果较大，可能会导致能量的消耗，这也是实际要考虑到的问题。且对整个平行连杆的制作精度要求比较高。
动力系统的设计中，采用的是能量的二次利用，要求第一次能量的转换率要高，故对发条的要求较高。该设计中，将会消除重物下落的摇摆问题，同时利用撞针设计，启动小车行驶。
成本分析中，没有考虑制作工具的相关成本，如果可以实现底板的一次成型，将会减少工序，增大精度要求。同时其费用也将加大。综合成本，暂且不能确定。
该方案中，没有就小车的整体外观设计给出具体设计，将在小车轮廓设计完毕后进行整体外观设计（暂时无法用三维制作软件做出整体构架）。

5. 如何确定轴的支点位置和传动零 件上力的作用点

目 录
第一部分 设计任务书----------------------------------------------------------------3第二部分 电传动方案的分析与拟定---------------------------------------------------5第三部分 电动机的选择计算----------------------------------------------------------6第四部分 各轴的转速、转矩计算------------------------------------------------------7第五部分 联轴器的选择-------------------------------------------------------------9第六部分 锥齿轮传动设计---------------------------------------------------------10第七部分 链传动设计--------------------------------------------------------------12第八部分 斜齿圆柱齿轮设计-------------------------------------------------------14第九部分 轴的设计----------------------------------------------------------------17第十部分 轴承的设计及校核-------------------------------------------------------20第十一部分 高速轴的校核---------------------------------------------------------22第十二部分 箱体设计---------------------------------------------------------------23第十三部分 设计小结---------------------------------------------------------------24

第一部分 设计任务书
1.1 机械设计课程的目的
机械设计课程设计是机械类专业和部分非机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性教学环节。其基本目的是：
(1) 通过机械设计课程的设计，综合运用机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。
(2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。
(3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。

1.2 机械设计课程的内容
选择作为机械设计课程的题目，通常是一般机械的传动装置或简单机械。
课程设计的内容通常包括：确定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联轴器、润滑、密封和联接件的选择及校核计算；箱体结构及其附件的设计；绘制装配工作图及零件工作图；编写设计计算说明书。
在设计中完成了以下工作：
① 减速器装配图1张（A0或A1图纸）；
② 零件工作图2～3张（传动零件、轴、箱体等）；
③ 设计计算说明书1份，6000～8000字。

1.3 机械设计课程设计的步骤
机械设计课程设计的步骤通常是根据设计任务书，拟定若干方案并进行分析比较，然后确定一个正确、合理的设计方案，进行必要的计算和结构设计，最后用图纸表达设计结果，用设计计算说明书表示设计依据。
机械设计课程设计一般可按照以下所述的几个阶段进行：
1．设计准备
① 分析设计计划任务书，明确工作条件、设计要求、内容和步骤。
② 了解设计对象，阅读有关资料、图纸、观察事物或模型以进行减速器装拆试验等。
③ 浮系课程有关内容，熟悉机械零件的设计方法和步骤。
④ 准备好设计需要的图书、资料和用具，并拟定设计计划等。
2．传动装置总体设计
① 确定传动方案——圆柱齿轮传动，画出传动装置简图。
② 计算电动机的功率、转速、选择电动机的型号。
③ 确定总传动比和分配各级传动比。
④ 计算各轴的功率、转速和转矩。
3．各级传动零件设计
① 减速器内的传动零件设计（齿轮传动）。
4．减速器装配草图设计
① 选择比例尺，合理布置试图，确定减速器各零件的相对位置。
② 选择联轴器，初步计算轴径，初选轴承型号，进行轴的结构设计。
③ 确定轴上力作用点及支点距离，进行轴、轴承及键的校核计算。
④ 分别进行轴系部件、传动零件、减速器箱体及其附件的结构设计。
5．减速器装配图设计
① 标注尺寸、配合及零件序号。
② 编写明细表、标题栏、减速器技术特性及技术要求。
③ 完成装配图。
6．零件工作图设计
① 轴类零件工作图。
② 齿轮类零件工作图。
③ 箱体类零件工作图。

第一部分 题目及要求
卷扬机传动装置的设计
1． 设计题目
设计一卷扬机的传动装置。传动装置简图如下图所示。
（1）卷扬机数据
卷扬机绳牵引力F(N)、绳牵引速度v(m/s)及卷筒直径D(mm)见附表。
（2）工作条件
用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，三班制工作，工作平稳。
（3） 使用期限
工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年。
（4） 产批量及加工条件
小批量生产，无铸钢设备。
2． 设计任务
1）确定传动方案；
2）选择电动机型号；
3）设计传动装置；
4）选择联轴器。
3． 具体作业
1）减速器装配图一张；
2）零件工作图二张（大齿轮，输出轴）；
3）设计说明书一份。
4． 数据表

牵引力F/N 12 10 8 7
牵引速度v/(m/s) 0.3，0.4 0.3，0.4，0.5，0.6
卷筒直径D/mm 470，500 420，430，450，470，500 430，450，500 440，460，480

卷扬机传动装置的设计
5． 设计题目
设计一卷扬机的传动装置。传动装置简图如下图所示。
（1）卷扬机数据
卷扬机绳牵引力F(N)、绳牵引速度v(m/s)及卷筒直径D(mm)见附表。
（2）工作条件
用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，三班制工作，工作平稳。
（5） 使用期限
工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年。
（6） 产批量及加工条件
小批量生产，无铸钢设备。
6． 设计任务
1）确定传动方案；
2）选择电动机型号；
3）设计传动装置；
4）选择联轴器。
7． 具体作业
1）减速器装配图一张；
2）零件工作图二张（大齿轮，输出轴）；
3）设计说明书一份。
8． 数据表

牵引力F/N 12 10 8 7
牵引速度v/(m/s) 0.3，0.4 0.3，0.4，0.5，0.6
卷筒直径D/mm 470，500 420，430，450，470，500 430，450，500 440，460，480

第二部分 传动方案的分析与拟定
确定总传动比:
由于Y系列三相异步电动机的同步转速有750,1000,1500和3000r/min四种可供选择.根据原始数据,得到卷扬机卷筒的工作转速为

按四种不同电动机计算所得的总传动比分别是:
电动机同步转速
750 1000 1500 3000
系统总传动比
32.71 43.61 65.42 130.83

确定电动机转速:
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及总传动比，750转的低速电动机传动比虽小，但电动机极数大价格高，故不可取。3000转的电动机重量轻，价格便宜，但总传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑，也不可取。剩下两种相比，如为使传动装置结构紧凑，选用1000转的电动机较好；如考虑电动机重量和价格，则应选用1500转的电动机。现选用1500转的电动机，以节省成本。
确定传动方案：

验算：通常V带传动的传动比常用范围为 ，二级圆柱齿轮减速器为 ，则总传动比的范围为 ，因此能够满足以上总传动比为65.42的要求。

第三部分 电动机的选择计算
1、确定电动机类型
按工作要求和条件,选用Y系列笼型三相异步电动机,封闭式结构。
2、确定电动机的功率
工作机的功率
KW

效率的选择：
1． V带传动效率： η1 = 0.96
2． 7级精度圆柱齿轮传动：η2 = 0.98
3． 滚动轴承： η3 = 0.99
4． 弹性套柱销联轴器： η4 = 0.99
5． 传动滚筒效率： η5 = 0.96
传动装置总效率为

工作机所需电动机功率
kw
因载荷平稳，电动机额定功率 略大于 即可。由Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率 为7.5 kw，结合其同步转速，选定电动机的各项参数如下：
取同步转速： 1500r/min ——4级电动机
型号： Y132M-4
额定功率： 7.5kW
满载功率： 1440r/min
堵转转矩/额定转矩： 2.2
最大转矩/额定转矩： 2.2

第四部分 确定传动装置总传动比和分配各级传动比
1、确定总传动比

2、分配各级传动比
取V带传动的传动比 ，则减速器的传动比 为

取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比

则低速级的传动比

第五部分 运动参数及动力参数计算
0轴（电动机轴）：
P0 = Pd =7.2 kW
n0 = nm = 1440 r/min
T0 = 9550×( )= N?m
1轴（高速轴）：
P1 = P0η1 = kW
n1 = = r/min
T1 = 9550×( )= N?m
2轴（中间轴）：
P2 = P1η2η3 = kW
n2 = r/min
T2 = 9550×( )= N?m
3轴（低速轴）：
P3 = P2η2η3 = kW
n3 = r/min
T3 = 9550×( )= N?m
4轴（输出轴）：
P4 = P3η3η4 = kW
n4 = r/min
T4 = 9550×( )= N?m

输出轴功率或输出轴转矩为各轴的输入功率或输入转矩乘以轴承效率(0.99），即
P’= 0.99P

轴名 功率P(kW) 转矩T(N?m) 转速
n(r/min) 传动比
i 效率
η
输入 输出 输入 输出
电动机轴 7.20 47.75 1440
3.8 0.96
1轴 6.91 3.047 155.91 154.35 378.95
4.809 0.97
2轴 6.70 2.896 811.99 803.83 78.80
3.435 0.97
3轴 6.50 2.753 2705.97 2678.91 22.94
1 0.98
输出轴 6.37 2.590 2651.85 2625.33 22.94

第六部分 传动零件的设计计算
高速级斜齿圆柱齿轮设计
材料选择：小齿轮40Cr （调质）硬度280HBs；
大齿轮45#钢（调质）硬度240HBs；（硬度差40HBs）
七级精度，取Z1=21，Z2= ＝4.809×21=100.989，取Z2＝101，
初选螺旋角β=14°，
按齿轮面接触强度设计：

1) 试选载荷系数 Kt=1.6
2) 由动力参数图，小齿轮传递的转矩

3） 由表10－7（机械设计）选取齿宽系数
4） 由表10－6查得材料的弹性影响系数
5） 由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 ；
6） 由式10-13计算应力循环次数

7） 由图10-19查得接触疲劳寿命系数 ；
8） 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1％，安全系数S=1,由式（10-12）得

9）由图10-26（机械设计）得
εα1 = 0.76
εα2 = 0.86
则端面重合度
10）由图10-30选取区域系数ZH = 2.433
11） 计算许用接触应力
=
12）计算：
试算小齿轮分度圆直径 ，由计算公式得
计算圆周速度

计算齿宽b及模数
= 1×60.59 = 60.59 mm
mnt = = mm
h = 2.25 mnt = mm

计算纵向重合度
纵向重合度 =0.318×φdZ1tanβ =
计算载荷系数K
已知，KA=1，取Kv=1.05（由图10-8查得），由表10-4查得的计算公式
∴KHβ = 1.15+0.18(1+0.6φd2)+0.23×10-3×60.59 = 1.45
由图10-13，得KFβ = 1.4
由表10-3，得
∴K = KA?Kv?KHα?KHβ = 1×1.05×1.3×1.45 = 1.98
按实际得载荷系数校正所算得德分度圆直径，由试（10-10a）得

计算模数
mn= =
13） 按齿根弯曲强度设计

由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；
由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 ；
计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S＝1.4，由式10-12得

计算载荷系数
K = KA?Kv?KFα?KFβ = 1×1.05×1.3×1.4= 1.91
根据纵向重合度εβ=1.6650，由图10-28，查得螺旋角影响系数Yβ=0.88
计算当量齿数
= 22.9883

查取齿形系数
由表10-5查得 YFα1=2.69，YFα2=2.20，
查取应力校正系数
由表10-5查得 YSα1=1.56，YSα2=1.79
计算大、小齿轮的 并加以比较

大齿轮的数值较大。
设计计算

经园整，mn=2 mm
∵ ，∴mn=2.5 mm
Z1 = = ，取Z1=25，Z2=120

几何尺寸计算：
中心距 a =
经园整，a = 187 mm
修正螺旋角， =
∵β变动不大，
∴εα、εβ、ZH无需修正。
计算大、小齿轮的分度直径
mm
mm
计算齿轮宽度
b = φdd1 = mm
园整后，B2=65mm，B1=70mm

da1 = d1+2ha1 =69.48
da2 = d2+2ha2 = 315.08
df1 = d1-2hf1 = 49.48
df2 = d2-2hf2 =305.08

第九部分 轴的设计
1) 高速轴：
初定最小直径，选用材料45#钢，调质处理。取A0=112（下同）
则dmin = A0 = mm
∵最小轴径处有键槽
∴dmin’ = 1.07 dmin = 17.72mm
∵最小直径为安装联轴器外半径，取KA=1.7，同上所述已选用TL4弹性套柱联轴器，轴孔半径d=20mm
∴取高速轴的最小轴径为20mm。
由于轴承同时受径向和轴向载荷，故选用单列圆锥滚子轴承按国标T297-94选取30206。
D×d×T=17.25mm
∴轴承处轴径d=30mm
高速轴简图如下：
2)
取l1=38+46=84mm，l3=72mm，取挡圈直径D=28mm，取d2=d4=25mm，d3=30mm，l2=l4=26.5mm，d1=d5=20mm。
齿轮轮毂宽度为46mm，取l5=28mm。

联轴器用键：园头普通平键。
b×h=6×6，长l=26mm
齿轮用键：同上。b×h=6×6，长l=10mm，倒角为2×45°
3) 中间轴：
中间轴简图如下：
初定最小直径dmin= =22.1mm
选用30305轴承，
d×D×T = 25×62×18.25mm
∴d1=d6=25mm，取l1=27mm，l6=52mm
l2=l4=10mm，d2=d4=35mm，l3=53mm
d3=50mm，d5=30mm，l5=1.2×d5=36mm
齿轮用键：园头普通键：b×h=12×8，长l=20mm
4) 低速轴：
低速轴简图如下： 初定最小直径：
dmin = = 34.5mm
∵最小轴径处有键槽
∴dmin’=1.07dmin=36.915mm
取d1=45mm，d2=55mm，d3=60mm，d4=d2=55mm
d5=50mm，d6=45mm，d7=40mm；
l1=45mm，l2=44mm，l3=6mm，l4=60mm，l5=38mm，l6=40mm，l7=60mm
齿轮用键：园头普通键：b×h=16×6，长l=36mm
选用30309轴承：d×D×T = 40×90×25.25mm；B=23mm；C=20mm

6. 无碳小车的专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
设计一种将重力势能转换为机械能，并可用来驱动小车行走及转向的装置。无碳小车采用三轮结构，前转向轮最大外径不小于Φ30mm，小车上装载一外形尺寸为Φ60mm×20mm且质量不小于400g的实心圆柱型钢制质量块。该无碳小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物（每间隔1米，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。本小车着重体现了无碳的概念，小车的动能完全由重力势能提供，是对环保的最高理想。创新点：本小车本身着重体现了无碳的概念，小车的动能完全由重力势能提供，是对环保的最高理想。技术关键：（1）利用重力势能这唯一的能量让小车行走并能躲开障碍物。（2）小车采用的摆杆机构由传统的刚性杆改为有柔性的绳索。（3）为了使小车在转弯时更易实现差速，利用有机玻璃作为轮子，从而降低轮子与地面的摩擦系数。主要技术指标：驱动吊重；吊重高；前轮直径；后轮直径
科学性、先进性
本小车依照现代工程师的标准，注重设计的巧妙、制作的精良、调试的可靠性等。与其他类似的模型小车相比，本小车更注重能量的利用、车体结构的稳定性、匀速性等；采用的柔性摆杆机构更涉及了诸多数学理论的验证；，且使小车控制转弯更省力、使小车的躲避障碍物的周期更容易实现与控制，亦降低了整车重量。再者小车整体构造简洁，组合零件不多，摩擦损耗小，效率高，较容易制造安装。适合广大青少年学习研究。参考文献：《汽车原理及构造》作者：陈有方 重庆大学出版社 《通用工程起重机技术基础》作者：王宗振 花艺出版社 《SolidWorks三维建模及实例教程》作者：上官林建 北京大学出版社《搬运小车机械结构设计与探讨》陈奎 期刊论文《港口桥式起重机小车轨道接头的处理形式分析》李晓军 郭东 期刊论文《轻型起重机牵引式小车钢丝绳张紧装置设计》贾志平 郑见粹 陈凯 期刊论文
获奖情况及鉴定结果
2010年12月25日，洛阳，河南省教育厅与河南科技大学共同举办，第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛河南赛区预赛，获三等奖。
作品所处阶段
实验室阶段 已完成，并参加了比赛获省级三等奖
技术转让方式
专利申请权转让。
作品可展示的形式
■实物、产品 ■图纸 ■图片 ■录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
同类课题研究水平概述
以5焦耳重力势能为唯一能量的、具有连续避障18米功能。

7. 无碳小车的前轮到底是是买的还是自己设计的

无碳小车是将固定质量及高度的重块的重力势能通过机械结构传动转化成小车的动能来驱动小车行走的机械装置，该小车能成功规避赛道预置的障碍。

这种小车设计已成为考查大学生动手能力的重大科技创新竞赛项目之一。现有的重力势能驱动的无碳小车的前轮转向机构，由于结构上的设计不合理，存在结构复杂，加工难，工作稳定性差，机械效率低等缺点。

技术实现要素：

为了解决以上的技术问题，本发明提供一种重力势能驱动的无碳小车的前轮转向机构。

为实现上述目的：

一种重力势能驱动的无碳小车的前轮转向机构，包括主动轴、椭圆形齿条、连杆、开孔连杆、主动球头杆、从动球头杆、前车轮支架杆、前车轮支架、前车轮，其特征在于：所述主动轴上安装有绕线轮和不完全齿轮，所述不完全齿轮与椭圆形齿条啮合，

所述连杆穿过后支架与椭圆形齿条一端通过螺钉固定，开孔连杆一端穿过前支架与椭圆形齿条另一端通过螺钉固定，开孔连杆另一端设有开孔部，

所述主动球头杆一端与开孔连杆另一端连接，主动球头杆另一端与从动球头杆一端连接，从动球头杆另一端穿过前车轮支架杆，前车轮支架杆穿过轴承与前车轮支架通过螺钉固定，所述前车轮支架上安装有前车轮。

所述主动球头杆与从动球头杆之间采用球面副连接。

所述主动球头杆与开孔连杆之间采用螺纹连接，且主动球头杆上装有可以调节从动球头杆与前车轮支架角度的螺母。

所述加前车轮支架与前车轮之间采用销连接。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明采用不完全齿轮、椭圆形齿条、球头杆作为转向传动机构，具有机械效率高、结构简单、转弯灵活且精度高、工作可靠等优点。

为本发明的重力势能驱动的无碳小车的前轮转向机构的结构示

8. 无碳小车的原理

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9. 汽车传动简图用什么软件绘制，比如变速器齿轮传动简图，不需要详细的图纸说明

建议你使用autocad软件绘制即可。