大学生方程式赛车设计(总体设计)(有cad图+三维图)
汽车三轴五档变速器毕业设计(机械CAD图纸)
摘要变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加快等各样行驶工况下，使汽车获取不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有益工况范围内工作。
变速器设有空挡和倒挡。
需要时变速器还有动力输出功能。
因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都部署凑近轴的后支承处，而后依照从低档到高档次序部署各档位齿轮。
这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装置简单。
变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构相关系。
一般经过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。
本文设计研究了三轴式五挡手动变速器，对变速器的工作原理做了论述，变速器的各挡齿轮和轴做了详尽的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。
变速器的传动方案设计。
简单叙述了变速器中各零件资料的选择。
要点字：挡数；传动比；齿数；轴AbstractTransmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function.Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. This will not only allow axis are large enough for a rigid, but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid.This paper describes the design of three-axis five block manual trans mission, the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design.A brief description of the trans mission of all components of the material choice.Keywords : block; Transmission ratio; Teeth; Axis目录第 1 章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..1 第 2 章整体方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..3 2.1 汽车参数的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (4)变速器设计应知足的基本要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..4 第 3 章变速器传动机构部署方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯.53.1 传动机构部署方案剖析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯5固定轴式变速器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯ (5)倒挡部署方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (7)其余问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯.8 第 4 章零零件结构方案剖析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯..9齿轮形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.9 换挡机构形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..9 变速器轴承⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 第 5 章变速器设计和计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.13 5.1 挡数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (13)5.2 传动比范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 135.3 中心距 A⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14外形尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (14)轴的直径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (14)齿轮参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (15)模数的选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯15压力角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯错误！不决义书签。
大学生方程式赛车转向梯形设计与优化
大学生方程式赛车转向梯形设计与优化邵非;李传昌;徐华源【摘要】转向系统是汽车的一个重要组成部分,转向系统的性能会直接影响到方程式赛车的动态特性.基于断开式转向梯形机构的分析研究,以转向梯形底角和梯形臂长为设计变量,对转向梯形机构进行优化设计,使其趋于平行阿克曼几何,实现车辆转向系统性能和效率的提升.优化设计的结果能为方程式赛车转向系统的设计和改进提供参考.【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷),期】2018(032)001【总页数】6页(P58-63)【关键词】转向系统;断开式转向梯形;阿克曼几何【作者】邵非;李传昌;徐华源【作者单位】上海工程技术大学汽车工程学院,上海 201620;上海工程技术大学汽车工程学院,上海 201620;上海工程技术大学汽车工程学院,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】U463.4与普通车道相比,赛车车道具有许多大直径弯道,方程式赛车需要在行驶过程中快速、稳定地通过各种弯道,与普通车辆相比方程式赛车对于转向系统设计要求有着明显的差别.合理的转向梯形能够提升整车的性能,在一定程度上提升车辆的行驶表现.因而方程式赛车转向梯形设计在整个转向系统的设计中显得尤为重要[1].1 方程式赛车转向梯形布置方案方程式赛车转向系统主要包括:方向盘、方向盘快拆器、转向柱总成、双万向节、转向传动柱、转向器和转向横拉杆等,如图1所示.方程式赛车转向机构采用齿轮齿条式转向形式,其布置按照以下原则:转向器布置在前轴之后,后置梯形设计;要保证汽车具有较好的灵敏性,转弯时减少车轮的侧滑,减轻转向盘上的反冲力;转向传动装置及拉杆系统要有足够的刚度、强度要求;同时在整个转向过程中不能出现摩擦现象,拉杆之间不能出现死角,在转向过程中传动比的变化应尽量小[1-2].1—方向盘;2—转向柱总成;3—花键连接部件;4—双万向节;5—转向传动柱;6—转向器;7—转向横拉杆;8—鱼眼球头销;9—方向盘快拆器.图1 转向系统结构图Fig.1 Steering system structure diagram转向梯形的布置形式在一定程度上由转向器的布置形式所决定.一般齿轮齿条式转向器布置形式大体可以分为4种:中间输入,两端输出;侧面输入,两端输出;侧面输入,中间输出;侧面输入,一端输出.考虑到方程式赛车车身结构的特点,驾驶舱空间普遍狭小,方向盘被布置在汽车转向盘中间轴斜向上的位置.此外，整个转向系统不能与驾驶员的腿部空间产生干涉.因此,选择中间输入,两端输出的齿轮齿条式转向器结构布置作为本次设计最终所采用的布置方案,具体情况如图2所示，这与传统的民用车辆的转向器形式有所不同.图2 中间输入,两端输出式转向器Fig.2 Intermediate input and two output steering gear转向梯形机构由横拉杆、梯形臂等组成,分为整体式转向梯形和断开式转向梯形.整体式转向梯形的横拉杆为一体式,适用于非独立悬架;断开式转向梯形的横拉杆是断开的,适用于独立悬架[1-2].大多数方程式赛车选择使用独立悬架,当转向轮独立悬接时,相对于车架每个转向轮分别独立运动,因此本设计采用与独立悬架配用的断开式转向梯形设计方程式赛车转向传动机构,如图3所示.图3 断开式转向梯形结构Fig.3 Disconnected steering trapezoidal structure 2 断开式转向梯形的理论分析汽车转向时,由转向传动机构决定车轮是保持平行还是一个轮比另一轮转过更多的角度.根据车轮转向角关系不同可以分为3类:阿克曼几何转向、平行式转向和反阿克曼几何转向，如图4所示.图4 转向角关系类型Fig.4 Steering angle relationship types由图可见,阿克曼几何关系一般适用于横向加速度较小的车辆,可保证所有车轮都能在没有滑动的情况下自由滚动,因为所有车轮都围绕一个滚动中心滚动.而在横向加速度较大的情况下模型会有所不同.由于实际轮胎都会有一个侧偏角,内侧轮的载荷也要比外侧轮小.从轮胎性能可知负载较轻的时候获得最大侧向力所需的侧偏角较小.使用低速几何结构(阿克曼关系),前内侧轮会被迫超过对应最大侧向力时的侧偏角,导致内轮被拖动,使轮胎升温并降低车速,进而影响赛道车辆行驶的动态表现,因而对于方程式赛车而言,通常平行式转向甚至反阿克曼结构可以作为理想的解决方案.在已知轮胎参数的情况下可以计算出正确的反阿克曼量,但大部分情况下计算得到的几何关系是在汽车高速状态下，而忽略了低速状态下轮胎变小的工况，考虑以上两种行驶状态，得到一个合理的近似几何关系如图5所示.图5 齿条位于前轴之后的阿克曼几何Fig.5 Ackerman geometry of rack behind front axle后置转向能产生阿克曼几何关系,齿条以及转向器系统内的横拉杆连接是被布置在前轴之后的,从主销中心开始画线,延伸到横拉杆外端,并交于后轴中心.转向节的这个角度使内轮转向角度大于外轮(转向时外张),可以获得一个较好的近似100%的阿克曼关系.平行式阿克曼获得内外轮转角差的方法是通过改变位置的方法,通过前移或后移齿条或拉杆的位置,这时两个拉杆外端球头间的连接不再是直线连接，如图6所示.图中,后置梯形将齿条前移时倾向于平行转向,最后至反阿克曼,齿条后移将增加转向时的前轮外张量,导致内外轮转角差更大.在此次转向梯形的设计中,选择平行式.图6 齿条移动对转向几何关系的影响Fig.6 Influence of rack travel on steering geometry2.1 断开式转向梯形机构数学模型分析阿克曼理论转向几何特性是指各个车轮只滚动不滑动且各车轮必须围绕一个中心点O转动,这个中心点O要落在后轴中心线的延长线上,左、右前轮也必须以O为圆心而转动,称为转向中心，如图7所示.由于车辆在行驶过程中受到轮胎侧偏角的影响,所有车轮不能实现理论中那样绕后轴的延长线上一点运动,而是绕处于前后轴之间的某一点运动.该点主要与前后轮胎的侧偏角有关,由于存在很多不确定的因素影响前后轮侧偏角大小,不能精确地测算.一般在分析中忽略轮胎侧偏角的影响,在此前提下满足理论分析情况,即前后轮绕处在后轴延长线上的瞬时转向中心运动[2].图7 理想状态下的内、外车轮转角关系Fig.7 Inner and outer wheel angles relationshipin ideal condition设θo为外侧转向轮转角;θi为内侧转向轮转角;L为汽车轴距;K为两主销中心延长线与地面的交点之间的距离.若要保证全部车轮绕一个瞬时转向中心行驶，则梯形机构应保证内外侧转向轮的转角关系为(1)若自变角为θo，则因变角θi的期望值为(2)现有的转向梯形仅能够近似满足以上关系式,利用余弦定理可以得到转向梯形实际的因变角为(3)式中：m为转向梯形臂长;γ为转向梯形底角.设计出的转向梯形的实际因变角应尽可能地接近理论上的期望值θi,二者之间的偏差在转向盘的中间位置转角较小的范围内应尽量变小,这样可以改善汽车在高速行驶时轮胎的磨损状况;而在汽车速度小一级、转弯角度大并且较低使用频率的情况下,可以适当地放宽设计的要求.因此,引入加权因子ω(θi),构成评价转向梯形机构设计优劣的目标函数为f(x)，表示为(4)将式(2)和式(3)代入式(4)得(5)式中:x为设计变量,为外侧转向轮最大转角.根据图7理想状态下的内外侧车轮转角关系,可以得到以下计算公式(6)式中:Dmin为汽车最小转弯直径;a为主销偏移距离.选用加权因子时,重点考虑在常用工况下,转角θo需要小于20°,并且使用最频繁的是10°以内的小转角,因此取(7)在设置相关约束条件时,要重点考虑到:当选用m和γ参量太小时,从而会使得作用在横拉杆的转向力过大;当m过大,而梯形底角没有发生变化时,会使得转向梯形机构整体的布置偏难.因此,有必要对m的上、下限和γ的下限进行相关的条件约束.所以,无须限制γ的上限.通过考虑以上的所有因素,最后得到转向梯形相关参数的约束条件为(8)在设计过程中,m一般取mmin=0.11K,mmax=0.15K,其中K=900,梯形底角γmin=65°,即99≤m≤135,γ≥65°,δ≥δmin=40°.同时,考虑到四连杆机构的传动角δ不可以太小,因此通常取40°.汽车在进行右转弯至极限位置的时候,转向梯形机构相关参数达到最小值,因此,只需要考虑右转弯时δ≥δmin即可.通过运用此图所做的辅助线及和弦定理,可以得出最小传动角的相对约束条件为(9)式中,δmin为最小传动角,由分析可知δmin=40°,由可知,设计变量m及γ的相关函数为δmin.2.2 建立转向梯形机构模型根据赛道规则和方程式赛车的设计经验,制定转向技术参数[2-3]，见表1.表1 转向系统技术参数表Table 1 Technical parameters table of steering system项目参数项目参数横拉杆长度/mm203梯形臂长度/mm54～110转向角传动比4.5∶1梯形底角/(°)60～100转向器长度/mm388齿条行程/mm17.8最小转弯半径/m5对于样车而言,其中两主销中心的延长线与地面交点间距K=1 168.4 mm,汽车轴距L=1 684 mm,左右梯形臂长度分别为AO=BO1=54.9 mm,整个转向器左右两断开点间距(即连接转向横拉杆两球头销间距)为387.858 mm;前轴主销内倾角为0,齿条最大伸长量为S=17.79 mm,前轴主销后倾角4°,根据最小转弯半径为5 000 mm,可以得到其最大内轮转角为26°;转向器到前轴距离H=88.9 mm.通过上述已知条件,将整个转向系统的立体机构投影并利用SolidWorks软件建立平面梯形机构,如图8所示.AO、BO1为梯形臂;AC、BD为转向横拉杆;CD为转向器.图8 转向梯形平面图Fig.8 Steering trapezium plan3 基于Matlab的转向梯形机构仿真3.1 建立目标函数根据式(1)至式(9)以及约束条件,运用Matlab语句并在Editor窗口中进行编写,保存为可调用的 .m文件,然后使用建立的目标函数进行分析[4-6].3.2 确定转向梯形臂长及底角设计参数范围通过Matlab软件建模分析得到了相关的数据曲线,可以得出在转向梯形机构中,梯形底角的改变所引起的对应的相关角度变化情况比梯形臂长度的变化影响更大.所以,梯形臂长度先采用理论的梯形臂长度,即初始梯形臂长度为110 mm,初始梯形底角是本次Matlab设计中主要的影响因素.当梯形臂长度为110 mm和初始梯形底角为62°时,输出角随着输入角的变化得到相应的实际值与期望值曲线,如图9(a)所示.当梯形臂长度为110 mm和初始梯形底角为80°时,输出角随着输入角的变化得到相应的实际值与期望值曲线,如图9(b)所示.通过曲线的显示可以得到,输出角实际情况和理论情况相差很大,所以,两组梯形底角不能成为最优的设计参数.3.3 转向梯形机构优化方案确定通过不断地改变自变量及仿真计算,最后确定合适的初始梯形底角范围为67°～70°.通过软件分析计算各个初始底角所模拟的实际曲线与理想曲线的偏差和重合度,对比实际值和理论值,最后确定转向最佳梯形底角为γ=68°,软件计算模拟曲线如图10所示.两曲线图的重合度也反映实际值和理论值的符合程度.经过上述计算及分析,最终转向梯形最佳的梯形臂长度确定为m=110 mm,梯形底角确定为γ= 68°.当内轮转角为7.65°时,外轮实际转角大概确定为4.68°,而此时的阿克曼转向几何的理论外轮转角为5.32°,因而相较于理论阿克曼,多出0.64°可以用以弥补内外轮的侧偏角之差,同时该转向梯形的设计较好满足设计要求,达到了转向梯形正常的功用以及方程式赛车对于转向系统的规则和性能要求.(a) γ=62°(b) γ=80°图9 不同梯形初始底角时赛车输出转角图 Fig.9 Racing output corner diagram with differentinitial trapezoidal angles图10 改进后输出角随输入角变化实际值与期望值曲线Fig.10 Actual value and expected value curves of improvedoutput angle with change of input angle4 结语本文主要针对大学生方程式赛车转向系统关键参数即转向梯形参数进行分析,使用仿真软件建立转向梯形函数模型并优化相关参数.用最小二乘法得到最接近理论阿克曼的梯形底角,通过逐渐改变梯形底角使其趋于平行阿克曼几何,确定了理想的梯形臂长度及梯形底角,满足了赛车转向系统的设计要求.此设计在一定程度上提升了转向系统的整体性能,起到了降低内外侧车轮侧偏角之差的作用,减少转向不足趋势并避免内侧的轮胎磨损,提升了方程式赛车在过弯时的动态表现.研究的结果可为方程式汽车及其他车辆转向系统的设计提供参考价值.参考文献:[1] 吉林大学，王望予.汽车设计[M].4版.北京:机械工业出版社,2016.[2] 蔡武.汽车转向梯形机构设计中的参数定义[J].专用汽车,2007(1):40-41.[3] 刘偲.某微型客车的电动助力转向系统匹配设计研究[D].长沙:湖南大学,2012.[4] 向铁明,周水庭,何明光.拖拉机转向梯形机构的MATLAB优化与转向特性分析[J].云南农业大学学报,2015,30(2):283-288.[5] 石启龙,杨建伟.基于MATLAB的断开式转向梯形机构的优化设计[J].机械设计及制造,2011(2):8-10.[6] ZHANG L,DONG E G,XING Y Y.Steering trapezoid mechanism design based on Monte Carlo method[C]//Proceedings of 2011 International Conference on Electronic & Mechanical Engineering & Information Technology.Harbin:IEEE,2011.。
FSAE赛车踏板总成的优化设计
1引言在汽车理论中，车辆越轻，其整体性能与经济性会越好[1]；但同时不能忽略了部件的强度与人机工程的需要。
在大学生方程式赛车的设计中，每一个部件都应充分考虑强度、人机工程和轻量化。
一套好的踏板总成，可以使得车手在驾驶赛车时更加轻松，可以调节踏板位置的机构，满足了不同身材车手的需求，同时利用软件优化结构，可以让踏板为整车轻量化作出贡献。
2相关背景2.1大赛简介中国大学生方程式汽车大赛（下简称“FSAE”）是中国汽车工程学会及其合作会员单位，在学习和总结美、日、德等国家相关经验的基础上，结合中国国情，精心打造的一项全新赛事。
FSAE活动由各高等院校汽车工程或与汽车相关专业的在校学生组队参加。
FSAE要求各参赛队按照赛事规则和赛车制造标准，自行设计和制造方程式类型的小型单人座休闲赛车，并携该车参加全部或部分赛事环节。
比赛过程中，参赛队不仅要阐述设计理念，还要由评审裁判对该车进行若干项性能测试项目。
在比赛过程中，参赛队员能充分将所学的理论知识运用于实践中。
同时，还学习到组织管理、市场营销、物流运输、赛车运动等多方面知识，培养了良好的人际沟通能力和团队合作精神，成为符合社会需求的全面人才。
2.2设计背景武汉理工大学WUT车队往年的赛车上，并未对踏板进行过优化设计，其中含有很多冗余的结构，增加了整个部件的质量，且关键位置的强度不足，在练车过程中，出现过踏板底板断裂的情况。
同时在历届的赛事中，WUT车队的踏板设计未曾将人机工程考虑在设计过程之中，而在赛事答辩过程中，其中有30分为人机工程分数，人机工程不仅使得车手有更好的驾驶体验，同时有利于车队在静态项目中获得更好的成绩。
规则中的人机工程项目主体分为3个要求，分别为：赛车是否满足不同体型的人？操控及仪表是否满足便捷？能否超越安全性要求？3设计方案与选型3.1主缸布置形式主缸的布置形式有前置式、后置式和立式，前置式有建构简单、拆卸方便的特点，但伸出车头的部分过长，一定程度上影响了赛车的灵活性；后置式主缸外观美观，节约空间，但布置的方式较为复杂，制动力的调节较为复杂；立式主缸有节约空间、安装方便等特点，但主要难度在于踏板杆与主缸体的匹配。
[大学竞赛][设计大赛]8字形小车结构设计方案-“8”字型赛道场地常规赛
![[大学竞赛][设计大赛]8字形小车结构设计方案-“8”字型赛道场地常规赛](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/8125159231126edb6f1a10c8.webp)
“8”字型赛道场地常规赛8字形运动小车结构设计方案日期20XX.XX.XX第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛The 4thNational UndergraduateEngineering Training Integration Ability Competition结构设计方案Structure Design Scheme参赛项目 “8”字型赛道场地常规赛1、设计思路为实现小车做“8”字形绕桩运动，从传动系统、转向机构、调节装置和稳定性等方面进行设计。
①传动系统设计重锤下落的势能通过绕线轴传递给大齿轮，大齿轮与小齿轮配合将动力传递给后轮轴，后轮轴带动主动轮转动，实现小车的行走。
根据MATLAB 轨迹仿真结果，设计小车传动比为1:4，小齿轮齿数取36，大齿轮齿数取136。
4/1136/3612≈=i ；式中：12i —齿轮传动比（小齿轮齿数与大齿轮齿数比）。
图1②转向机构设计为使小车平稳运行，在转向模块中采用带有球铰支连杆的空间曲柄摇杆机构,绕线轴转动将驱动力传递给曲柄,曲柄转动并通过连杆带动摇杆前后摆动，摇杆与前轮架固结，从而实现前轮的周期性摆动，达到绕桩前进的目的。
图2③调节装置设计针对不同的桩距设定，确保小车准确运行“8”字轨迹，因此，加入调节装置。
连杆与两侧的关节轴承之间分别采用正反螺纹连接，通过旋进或旋出螺纹改变连杆长度即可实现改变小车前轮摆角；连杆与转向杆之间选用螺杆固定，通过旋进或旋出螺纹，改变转向杆长度便可改变小车的周期。
④稳定性设计小车底盘为对称结构，零件对称分布在底盘上保证稳定性；底盘经过铣削多余材料处理减轻其重量提高强度，保证底盘不易变形；悬挂装置由三根铝棒和一个紧固套构成，保证重锤垂直下落，避免重锤摆动造成小车倾斜。
产品名称小车 共 5 页第1页 编号学校名称：X X X X 大学参赛项目：“8”字型赛道场地常规赛装 订 线2、小车出发定位方案图3①车选择在木桩一侧发车，发车位置和角度依据桩距计算得到。
“8”型路线无碳小车的设计(全套图纸)
摘要煤炭是大自然给予人类的一笔宝贵财富，可是由于人们对煤炭的巨大需求，煤炭资源日趋减少近于枯竭。
随着人们节能环保意识的提升，无碳理念也越来越被人们提上研究的课题。
更洁净，更环保，更节能，更高效的理念也深入人心。
本小车是对“无碳”理念的探索与开发，对未来“无碳”的憧憬，小车构思巧妙，在完成设计的要求下充分考虑了外观和成本等问题，方便以后的扩展和进一步的开发。
“无碳小车”系第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题，目前实验阶段已经完成。
小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试。
方案设计阶段根据小车功能要求根据机器的构成（原动机构、传动机构、执行机构、控制部分、辅助部分）把小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构六个模块，进行模块化设计。
技术设计阶段采用了PROE等软件进行辅助设计。
小车大多是零件是标准件、可以购买，同时除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多数都可以通过手工加工出来。
调试过程会通过微调等方式改变小车的参数进行试验，在试验的基础上验证小车的运动规律同时确定小车最优的参数。
关键词：无碳小车；方案设计；模块化设计；8型路线AbstractCoal is a valuable wealth of human nature, but because of the huge demand for coal and meager coal resources dwindling. As enhance awareness of energy saving and environmental protection, zero-carbon concept is increasingly being put on the research project. Cleaner, more environmentally friendly, more energy, more efficient idea is taking hold.Issue, later expanded and further developed. "Zero-carbon cars" of the second national students ' comprehensive ability of engineering training race in thesis theme, the current experimental phase has been completed.Car design is divided into three phases: design, technical design, making debugging. Programme design stage based on the car features under the machine's composition (original mechanism, actuator, actuator, control section, Assistant section) original car into the frame, body, transmission, steering agencies, travel agencies, fine-tune the bodies of six modules, modular design. Technical design stage using PROE software for aided design. Car most parts are standard parts, you can purchase, while some require high processing precision parts require special processing, most are available through the manual process. Debugging changes by way of fine tuning parameters of the car testing, experimental validation on the basis of the car in motion at the same time determine the optimal parameters for car.Key words:Carbon-free cares; design; modular design;8-courses目录摘要............................................................................................................... 错误!未定义书签。
FSEC电动方程式赛车整车通讯与安全回路设计
机电ห้องสมุดไป่ตู้术
2019 年 4 月
FSEC 电动方程式赛车整车通讯与安全回路设计
吴子亮 应 龙 郭小皓
（福建农林大学，福建 福州 350002）
摘 要：根据中国大学生方程式赛车规则的要求设计方程式赛车整车电气系统。针对赛车运行时的稳定性与车手驾 驶安全，进行赛车低压通讯与安全回路的设计，完成整车控制器、踏板、仪表的制作，解决赛车实际接线时遇到的防水、电 磁干扰过大的问题。
车速、电压、行驶里程与故障等信息，完成对整车
实况的显示。仪表的 TFT LCD 显示屏抗干扰能力
差，需要在显示屏正负接线上串联稳压模块进行
稳压处理，并采用防电磁干扰措施。
2 赛车安全回路设计
安全回路将主开关、熄火开关与电气保护性 装 置 连 成 一 个 电 气 回 路 ，是 车 手 驾 驶 安 全 的 保 证。安全回路包括：主开关、急停开关、惯性开关、 制动超程开关、绝缘检测装置、制动可靠性装置和 电池管理系统。当以上任意开关或装置断路时， 高压断开装置启动，电池组高压输出的正负主接 触器立即断开，电机停转；同时在对电器进行供电 的回路中使用互锁，确保电器能安全运行。安全 回路设计如图 3 所示，熄火开关安装位置如图 4 圆 圈所示。
1.2 踏板信号的采集
在研读规则的基础上，由方程式制动组自主
设计了赛车踏板的角度与结构，并实际测出制动
踏板行程的正常范围（1.1 in）。在正常范围外放
置制动超程开关；当刹车系统发生故障、制动油路
都 失 效 时 ，制 动 踏 板 行 程 超 过
正 常 范 围 ，制 动 超 程 开 关 控 制
驱 动 电 路 断 开 ，赛 车 急 停 。 经
实 际 测 试 发 现 ，电 磁 干 扰 直 接
机械设计课程设计--二级减速器设计(含CAD图纸)
目录1 引言 (2)2 传动装置的总体设计 (3)2.1电动机的选择 (3)2.1.1电动机类型的选择 (3)2.1.2电动机功率的确定 (3)2.1.3确定电动机转速 (3)2.2总传动比的计算和分配各级传动比 (4)2.3传动装置的运动和动力参数计算 (4)3 传动零件的设计计算 (5)3.1第一级齿轮传动的设计计算 (5)3.2第二级齿轮传动的设计计算 (10)4 箱体尺寸计算与说明 (15)5 装配草图的设计 (16)5.1初估轴径 (16)5.2初选联轴器 (17)5.3初选轴承 (17)5.4润滑及密封 (18)6 轴的设计计算及校核 (18)6.1中间轴的设计计算及校核 (18)6.2低速轴的设计计算及校核 (21)7 滚动轴承的选择和计算 (25)7.1高速轴轴承的计算 (25)7.2中间轴轴承的计算 (26)7.3低速轴轴承的计算 (27)8 键连接的选择和计算 (28)8.1 高速轴与联轴器键联接的选择和计算 (28)8.2 中间轴与小齿轮键联接的选择和计算 (28)8.3 中间轴与大齿轮键联接的选择和计算 (28)8.4 低速轴与齿轮键联接的选择和计算 (29)8.5 低速轴与联轴器键联接的选择和计算 (29)9 减速器附件的选择及说明 (29)9.1减速器附件的选择 (29)9.2减速器说明 (30)10 结论 (30)参考文献 (31)带式运输机传动装置的设计王刚西南大学工程技术学院2009级机械设计制造及其自动化2班1 引言机械设计课程是培养学生机械设计能力的技术基础课。
机械设计课程设计是机械设计课程的重要实践教学环节，其基本目的是：1）通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，培养分析和解决实际问题的能力，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想；2）学会从机器功能的要求出发，合理选择执行机构和传动机构的类型，制定传动方案，合理选择标准部件的类型和型号，正确计算零件的工作能力，确定其尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力；3）通过课程设计，学习运用标准、规范、手册、图册和查阅科技文献资料以及计算机应用等，培养机械设计的基本技能和获取有关信息的能力。
第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛电磁组直立行车参考设计方案(版本2.0)官方方案2.0
第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛电磁组直立行车参考设计方案（版本2.0）目 录目录 (2)图表索引 (3)一、前言 (7)二、原理篇 (9)2.1直立行走任务分解 (9)2.2车模直立控制 (11)2.3 车模角度和角速度测量 (19)2.3车模速度控制 (26)2.4车模方向控制 (33)2.6车模直立行走控制算法总图 (36)三、电路设计篇 (37)3.1整体电路框图 (37)3.2 DSC介绍与单片机最小系统 (39)3.3倾角传感器电路 (42)3.4电机驱动电路 (44)3.5速度传感器电路 (45)3.6电磁线检测电路 (46)3.7 角度计算电路 (50)3.8 车模控制电路全图 (55)四、机械设计篇 (57)4.1车模简化改装 (57)4.2传感器安装 (59)4.3注意事项 (63)五、软件开发篇 (64)5.1软件功能与框架 (65)5.2 DSC的硬件资源配置 (68)5.3主要算法及其实现 (69)六、车模调试篇 (82)6.1 调试参数 (82)6.2调试条件 (85)6.3 桌面静态参数调试 (91)6.4 现场动态参数调试 (101)6.5 方案改进与车模整体水平提高 (101)七、结束语 (102)附录： (103)图表索引第一章图1- 1 电磁组车模直立运行模式 (7)图1- 2参考设计方案内容 (8)图1- 3 车模制作路线图 (9)第二章图2- 1 车模控制任务分解 (10)图2- 2 车模倾角会引起车速速度变化 (10)图2- 3 三层控制之间相互配合 (11)图2- 4 保持木棒直立的反馈控制 (12)图2- 5 通过车轮运动保持车模直立 (12)图2- 6 车模简化成倒立的单摆 (13)图2- 7 普通单摆受力分析 (13)图2- 8 不同阻尼力下的单摆运动 (14)图2- 9 在车轮上的参照系中车模受力分析 (14)图2- 10 车模控制两个系数作用 (16)图2- 11 车模运动方程 (16)图2- 12 加入比例微分反馈后的系统框图 (17)图2- 13 电机在不同电压下的速度变化曲线 (18)图2- 14 加速度传感器原理 (19)图2- 15 MMA7260三轴加速度传感器 (20)图2- 16 车模运动引起加速度信号波动 (21)图2- 17 实际测量MMA7260Z轴信号 (21)图2- 18 车模运动引起加速度Z轴信号变化 (22)图2- 19角速度传感器及参考放大电路 (22)图2- 20 角速度积分得到角度 (23)图2- 21 角速度积分漂移现象 (23)图2- 22 通过重力加速度来矫正陀螺仪的角度漂移 (24)图2- 23 双加速度传感器获得车模角加速度 (25)图2- 24 角度控制框图 (25)图2- 25 电机速度检测 (26)图2- 26 车模倾角给定 (27)图2- 27 车模倾角控制速度中的正反馈 (28)图2- 28 车模倾角控制分析 (29)图2- 29 车模运动速度控制简化模型 (29)图2- 30 增加微分控制后的系统 (30)图2- 31 改进的微分控制 (30)图2- 32 车模角度和速度控制框图 (31)图2- 33 速度角度控制方案的改进 (32)图2- 34 改进后的速度和角度控制方案 (32)图2- 35 检测道路中心电磁线方式 (33)图2- 36 通过电机驱动电压的差动控制控制车模方向 (34)图2- 37 检测车模转动速度的陀螺仪 (34)图2- 38 电感线圈的偏角影响感应电动势 (35)图2- 39 车模方向控制算法 (35)图2- 40 车模运动控制总框图 (36)第三章图3- 1 直立车模控制电路整体框图 (39)图3- 2 56F8013内部资源示意图 (40)图3- 3 F8013最小系统电路 (41)图3- 4 F8013最小系统电路实物 (42)图3- 5 陀螺仪、加速度传感器电路 (43)图3- 6 车模倾角传感器电路实物图 (43)图3- 7 双电机驱动电路 (44)图3- 8单极性PWM、双极性PWM (45)图3- 9 两片33886组成的电机驱动电路 (45)图3- 10 速度传感器电路 (46)图3- 11 基于三极管的电磁信号放大检波电路 (47)图3- 12 基于三极管的电磁放大检波电路实物图 (48)图3- 13 使用R-R运放进行电磁信号放大检波 (49)图3- 14 LMV358放大检波输出波形 (49)图3- 15 基于LMV358放大检波电路实物图 (50)图3- 16 双加速度测量角速度电路 (51)图3- 17 双加速度计测量角度波形图 (51)图3- 18 简化角速度电路 (52)图3- 19 实测车模角速度信号波形 (52)图3- 20 角度信号处理电路 (53)图3- 21 不同角速度比例情况下输出波形 (53)图3- 22 角度计算环节的传递函数 (54)图3- 23 一个运算放大器实现角度计算 (54)图3- 24 不同P1阻值对应的输出波形 (55)图3- 25 简化的角度和角速度处理电路 (55)图3- 26 车模控制电路全图 (56)第四章图4- 1 完整的C型车模底盘 (57)图4- 2 简化后的C型车模底盘 (57)图4- 3 使用热熔胶固定电机支架与车模底盘 (58)图4- 4 去掉后轮之后的车模底盘 (58)图4- 5 电机引线转接板 (59)图4- 6 使用复合胶水固定光电编码盘 (59)图4- 7 固定好的光电码盘和光电检测管 (60)图4- 8 电磁传感器支架 (61)图4- 9 车模组装全图 (64)第五章图5- 1 主程序框架 (65)图5- 2 中断服务程序 (66)图5- 3 任务中断时间波形 (67)图5- 4 算法框图中与控制相关的软件函数 (70)图5- 5 控制函数调用与参数传递关系 (71)图5- 6 程序中变量命名规范 (72)图5- 7 电机死区补偿 (78)第六章图6- 1 调试车模参数复杂而关键 (82)图6- 2 需要调整的参数和相关的单位 (84)图6- 3 车模运动坐标定义 (85)图6- 4 电源检查 (86)图6- 5 单片机串口通信 (86)图6- 6 PWM信号输出 (87)图6- 7 采集电机光电码盘信号 (87)图6- 8 陀螺仪、加速度传感器AD采集信号 (88)图6- 9 车模静态参数调整桌面 (88)图6- 10车模动态参数调试场地 (89)图6- 11 监控软件界面 (89)图6- 12 无线遥控开关 (90)图6- 13 无线通信模块进行参数监控 (90)图6- 14 F8013内部FLASH应用划分 (91)图6- 15 需要整定的传感器参数 (91)图6- 16 车模保持垂直静止 (92)图6- 17 测量加速度传感器的极值 (92)图6- 18测量陀螺传感器比例因子，角度补偿回路断开 (93)图6- 19 几种不同陀螺仪比例因子角度输出 (94)图6- 20 车模控制参数 (95)图6- 21 角度参数调整过程 (96)图6- 22 速度参数调整过程 (97)图6- 23 方向参数调整过程 (98)图6- 24 角度补偿时间常数调整 (99)图6- 25 Z轴附加信号分析 (100)图6- 26 死区常数调整 (100)附录图7- 1 参考设计方案视频截图 (103)图7- 2 参数整定与调试指南 (104)图7- 3 软件控制算法全图 (106)图7- 4 参考方案电路全图 (107)第一章、前言为了提高全国大学生智能汽车竞赛创新性和趣味性，激发高校学生参与比赛的兴趣，提高学生的动手能力、创新能力和接受挑战能力，智能汽车竞赛组委会将电磁组比赛规定为车模直立行走，如图1- 1所示。
车辆毕业设计-升降横移式立体车库设计(全套CAD图纸)
第 3 章 车库主体钢材的选用6
3.1 车库上边框钢材的选择 6 3.2 库架支撑钢的选择 6 3.3 上下层支撑钢的选择 6 3.4 升降台辅助支撑钢的选择 7 3.5 链轮支撑钢的选择 7 3.6 链轮辅助支撑钢的选择 7 3.7 滑轮支撑钢的选择 7 3.8 滑轮辅助支撑钢的选择 7 3.9 上下层支撑钢横向连接钢的选择 8 3.10 滑轮支撑钢横向连接钢的选择 8 3.11 链轮支撑钢横向连接钢的选择 8 3.12 载车板横向边缘钢 8 3.13 载车板的结构和尺寸的设计计算 9 3.14 本章小结 10
目录
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第 1 章 绪论 1
1.1 选题背景、目的及意义 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 研究内容及研究方法 2 1.4 研究内容 2 1.5 研究研究流程图 3
第 2 章 车库总体设计方案以及工作原理和组成 4
2.1 全自动车库的定义与分类 4 2.2 车库总体设计方案 4 2.3 车库的工作原理 5 2.4 车库的总体组成部分 5 2.5 本章小结 5
1.4 研究内容
（1）立体车库总体方案设计； （2）利用 AutoCAD 软件完成立体车库二维总体结构设计； （3）校核计算； （4）设计结论分析以及撰写说明书。
基于三维CAD环境下的组合体构型设计
十分重要的作用。培养学生工程图学思维
方式的重要环节是形体创造性 构型设计能
养学生 创造 和创新 思维 的重要手 段 。在 工程制 图 中 ，构 形方法 就是根据 给定 的 几个 已知条件 （ 见图 ２ ）或 给定几个单一
形体 （ 见图 ３）构 思组 合体的 形状 、大
０一 ｌ 力 培 养 不 可 或 缺 的 过 去 ， 一 ＿ 业学生创新能
一
可切换交生成到三视 图 （ ３ 、图 ３ 图 一ｌ —
２ ） 。
性 进行 检查 ，以保证 输 出的会 计信 息准 确 、真 实 、可 靠 。 （ ５）开发 与维护 控ｌ ｌＪ 。它是指 Ｊ 度 ｉｉ 系统在开发维护阶段建立的各种强有 力的 控 制措 施 ，包 括需 求分析 控制 、系统设 计 控制 、系统 测试控 制 、 系统 试运 行控
业 ，联 系工 程实 际 ，引导 学生 进 行构形
、系 统 运行 与 维护 控 制等 。 用到工程制 图的课堂教学过程 中来 ，它可 啼０ （ ６）建立 网络 安 全管 理 控ｉ ｉ 度 ， ｔｔ ｉｉ ｌｌ ｉ￣ 以充分地调 动学生的视觉 、 听觉 ， 调动学生 学习的积极性 ，促进课堂教学的优化 。对
力的培养 ，这一能 力是设计类与制造等专
ｌ 由于受到图纸空 问的限制 ，工程设计思想 ｌ ０ ０。一
的表达 多采用二维 图形 ，所以教学 往往以
二维图形来表达三维空间的概念 ，使得培 养学生的形体创造性构型设计能力成为工 程图学课程的一个难点 。随着计算机技术
的 发 展 ， 维 图形 的 形 成 与显 示 日渐容 易 ， 三
维实体造 型功 能引入工程制 图组合体 构型设
个方位的 概念 ，并 对什 么是正投影 法有 了初步的 理解 ，再 来学 习三视 图就 显得