基于SolidWorks——校园外卖小车设计

一、车壳设计1.1 小车总体1.1.1 车体外型线框顺畅，副翼边沿采用了倾斜度设计，更具有流线型感。总体偏重正方体，促使小车在慢速行车的基本上可以具备较大的容量，便于储存大量的外卖。上窄下宽，便于减少重心点，减少大型翻车等安全事故风险性，特别是在在威海市那样风大地域。1.1.2 车体占比根据数学课证实测算出的车子相对高度约为0.78m。在达到尽量多装外卖的基本上，促使车子总体占比融洽美观大方。在给出汽车底盘规格的基本上，车壳在其四个方位均开展了一定水平拓宽拓展，促使小车底面积更高，容量更高。且更便于对小车的进一步更新改造。1.1.3 车体一体化车身产生一个关闭的壳体，汽车底盘和车胎减震构造嵌入于壳体里侧。相比罩在汽车底盘上的半封闭式机壳，更能对汽车底盘及车胎组织具有保护功效，防止碰撞磨擦毁坏。底端包囊状况见下面的图：一体化车体底端为橡胶轮设计了环形打洞，外观设计颇具特性，且促使橡胶轮可任意转动。1.1.4 毫米波雷达顶棚设计了2个毫米波雷达，各自往前和向后，坐落于车子的外侧和后面。在车子驾驶历程中具有检验总体目标、避开阻碍的功效。

1.1.5 大灯和显示器车头和车子各自设计了二只LED大灯的提示构造和一块预留的显示器，可用来表明小车派送信息内容或是警告信息内容。1.2 汽车车门设计1.2.1 检修门车体一侧为方便检修内部结构机械零件和总体实际操作内部结构外卖的使用门。因而此门设计得比较大。大家设计的门的间距超过内部结构外卖储存箱的总宽，门的下沿与汽车底盘平齐，便于于维修人员对内部结构全部构造开展实际操作。门扇样子综合性参照了已经有智能化厢货车的设计计划方案，下窄上宽，与车体样子产生比照，具备几何图形特性。上下开闭的方法合乎基本常识习惯性。1.2.2 实际操作屏和小窗口 车体另一侧设计了一个实际操作显示器（上）和一个用以店家和客户放取外卖的小窗口（下）。实际操作显示器用以店家和顾客对外卖的放取实际操作，采用智能化系统扫二维码载入信息内容，再操纵内部结构传输体制开展外卖箱的相对应运行。 顾客应用时，当内部结构传输系统软件鉴别总体目标外卖后，传输体制将外卖送至小窗口，送到时感应器接受数据信号，促使小窗口的门全自动靠外向两边开启，顾客将外卖取下，检验到取下后，如果没有下条命令，小窗口全自动关掉。小车再次派送。 店家应用时，当在实际操作屏幕上进行信息录入后，待内部结构传输系统软件逐渐查看位置，查看结束后全自动将位置转到小窗口时，小窗口全自动开启，店家手动式将外卖放进，接着如果没有下条命令，小窗口全自动关掉。小车逐渐派送或等候下一轮外卖放进。 二、车轮系统软件设计计划方案2.1 总体设计在小车具体运用全过程中。很有可能会应对比较复杂的实时路况。如盲区，陡坡，阻碍物等。而大家期待小车可以可靠稳定性的抵达终点，因此在车轮子部位必须设计一种减震组织来的时候运输全过程更为稳定。与此同时，大家还需要使车轮子有360度的转为工作能力。这也是小车可以更灵敏的健身运动。外卖车轮系统软件是全部外卖小车的关键一部分，他的首要作用包含二点：减震与行驶。对于这两个关键作用，及车轮可360度转动的设计要求。大家采用了智能化的设计方式 ，既小车的4个车轮子均使用同样的设计。与此同时创造力的将动力装置与减震系统软件结合到一起。最后完成了所需要的各类功作用。2.1.1 总体款式 车轮子系统软件总体款式 表明：下面的图为单独车轮子款式。在车轮子系统软件中，大家集成化了减震作用，与动力装置。 减震系统软件：由一个带可伸缩式铰链的减震器，与此外一个支撑架组成。关键可以缓解小车在正确方向上因为阻碍所产生的振动。 动力装置：由电机和减速机组成一个总体。此整体与车轮维持平行面，将电机造成的驱动力给予给车轮。 支撑点服务平台：车轮上边为系统软件支撑点服务平台。与减震器与支撑架相接。组成减震组织。与此同时含有滚动轴承与小车汽车底盘相接。完成系统软件总体360度转动。 值得一提的是，电机与减速机全部总体为非固定不动的，它会伴随着减震器而作出一定程度上的偏移。 为了更好地完成360度转动的万向球 ** 能，设计模仿 小车安装款式 四个车轮选用同样的设计，对称性的组装在小车底端。与此同时，由于车轮孔径比较大，因此小车的金属外壳与汽车底盘均为这一橡胶轮的设计空出了室内空间。全部车轮系统软件根据滚针轴承与小车。 当推动车轮转动的舵机工作中时，车轮便会转动固定不动的视角。与此同时与汽车底盘相接每一个车轮转动互不相关。每一个车轮的减震也都单独工作中。那样确保了小车的运动方式更为灵便。 尤其地，小车安装时，沿正确方向对称性的上下两边车轮安装体为镜面对称的关联 2.1.2 设计要求及相匹配构思 要求 四个车轮子能360°转动 可完成减震组织 车轮有电动机等推动 构思 依据以上要求，最先考虑到减震作用。 大家最先参照了现在流行车辆所采取的减震构造。如（麦佛逊减震组织等）。但这种减震组织是对于2个同轴线轮，对称性的2个轮间有杆相接，那样并不可以实现需求1。 因此，大家想要每一个车轮有单独的减震组织。 与此同时，每一个车轮有单独的驱动器系统软件。 这就是模块化设计设计的构思。这类设计构思的特点是，使小车总体的设计工作中越来越非常容易。由于在安装与生产加工时，只必须生产制造好几个同样的零件。减少了制造和拼装的难度系数。 更主要的是，采用模块化设计的设计以后。当车轮出现异常要检修时，通常仅必须提前准备一小部分类型的零件，与此同时检修技师的专业培训与学习培训成本费也会减少。 根据此工程化的设计，大家将在下面实际详细介绍车轮系统软件的设计计划方案 2.2 动力装置设计计划方案2.2.1 电机与减速机1. 电机型号选择及主要参数此电机的选用是参照闻天楼307目前的小车 型号规格：25-2418直流电无刷电机减速机 产品连接：https://m.tb.cn/h.47BhkVW? ** =6c9e59 挑选缘故： 由于小车在大学校园中运作时，速率比较慢。一般不超过15km/h 。因此推动电机对输出功率的要求并不一定非常高。 与此同时由于车轮系统软件的设计室内空间比较有限。与此同时又必须兼具减震作用和推动。因此对电动机的容积有一定限定。 假如过将军对后面的设计导致艰难。 综上所述大家依据目前的电机主要参数，选择如下所示这款电机。小车的总体驱动力由4个同样的电机给予。 2. 减速机接口方式：下面的图为减速机与系统总体的接口方式。减速机的上边外配有一对水平的突出，在其中开有孔径为1cm的螺钉孔。做为固定不动于转动轴的功效。减速机的另一端，与花键轴相接。花键轴越过支撑架与车轮子相接。 换句话说，在减震器的与电机和花键轴相接。内嵌传动齿轮，作用为将电机造成的驱动力，以适宜的速率传播给车轮。设计依据公式计算P=FV

设计出适宜的减速机内部结构零预制构件。

减震相互配合：为了更好地与减震系统软件相互配合，避免 零件健身运动时产生死机状况。因此在减震时，减速机设计为随支撑架健身运动。 为了更好地实现这一实际效果，减速机的上边支撑点，与托架的上边支撑点同轴心。 那样从左边与右边看去她们是同轴转动的。而又由于减速机的另一个支撑点花键轴 也与支撑架相接。因此减速机与支撑架完全固定不动。二者维持相对静止2.2.2 车轮与联接1. 车轮设计及主要参数总孔径：23cm 胎宽 ：6cm 设计构思：该车胎的设计参照了基本车胎，由轮圈与车胎组成。打气车胎确保了小车的抓耕地与此同时具有雷丁的减震实际效果 2. 车轮联接（花键轴）设计构思：由于车轮子承担了全部车的作用力。因此车轮的驱动轴必须有充足的构造抗压强度去支撑点。在设计中，大家花键轴采用了很大的孔径。车轮根据花键轴与减速机相接，花键轴截面孔径为3cm。往往采用花键轴，是由于 同样轴颈下承担扭距大 承受力匀称，应力小，使用期限长2.3 前行与转为2.3.1 前行与倒退实际效果小车前行或倒退时，四个车轮务必维持同一方向。此外，4个电机必须以同样的速率旋转。仅有如此能够确保前行或倒退的实际操作圆满完成。由于小车的运作效率比较慢。当小车感应器监测到行驶正前方有阻碍物必须制动系统时，必须操纵电机以比较大速率反方向旋转。就可以完成小车的刹车踏板或互粉的作用

2.3.2 转为实际效果车轮360度转为

因每一个车轮均可360度转动，且互不相关。 因此可以随意的完成转弯的实际操作。 下面的图为拐弯时车轮子的情况。小车一侧的前后左右2个车轮子别转由不一样的方位。与此同时电机可以维持差速器传动系统，以建立更快转为的实际效果

2.3 减震系统软件设计计划方案2.3.1 减震器设计构思：减震器内嵌扭簧，可依据承受力而收拢，产生车轮相对性汽车底盘的偏移，做到减震的实际效果。 优势：在这里系统软件中，减震器并没有与车轮传动轴立即相接。反而是根据支撑架，联接到了车轮传动轴的后面。那样设计在留下了减震实际效果的条件下，节省了车轮传动轴周边的室内空间

2.3.2 车轮支撑架支架款式：

支撑架作用：支撑点减震器/花键轴与减震器相接，组成承受力三角。完成减震作用2.3.3 减震基本原理减震的组织从侧边看，可以简易抽象化为一个三角形，详细如下。三角形边AB意味着了操作系统中车轮上边的隔板。AC意味着减震器，BC代表支撑架。在正常的驾驶的情况下，三角形ABC长期保持。

当正确方向上碰到阻拦是，车轮接到一个往上的力F，F功效在减震器上，减震器扭簧收拢。 状况如下图。在三角形ABC中，AB边保持一致 ，BC边保持不变。AC边长短缩小。因此点C有关AB的高的尺寸变小。

车轮在水平方向和垂直方位均有小一部分偏移。垂直方位上车轮与汽车底盘的间距缩小。这相抵了因为阻碍所提供的左右方位的振动。

优势： 1. 组织简易合理

2. 减震系统软件相对性单独

3. 相较减震器垂直置放时，在垂直方位的减震更合理

2.3.4 减震完成正常的行使时 ，扭簧的弹性与作用力在减震器方位上的作用力相相抵。支撑架与减震器一同支撑点小车。与此同时电机根据减震器推动车轮旋转。在这里一环节中，减震器与支撑架相对性小车汽车底盘静止不动。

在小车正确方向上，碰到阻碍时, 车轮子会遭受往上的摩擦阻力。导致减震器收拢，由上边抽象化出的几何图形数学分析模型。车轮子总体相对性汽车底盘的间距变小。此外，小车汽车底盘空间越来越间距宝成平稳。因此就完成减震。

三、外卖传输构造3.1 介绍3.1.1 设计构思

在设计外卖传输构造时，大家主要是从下列2个层面考虑到：

确保运输外卖的总数尽量的多，充足提升小车的使用率。在小车室内空间不足的情形下，大家要尽量避免的降低机械系统的占有率，将大量很有可能的空间带来给外卖盒。在客户取外卖的历程中，均根据一个对话框开展实际操作。这就需要大家的机械系统充足灵便，可以将全部的外卖运输到对话框地理位置，与此同时确保取外卖的時间尽量快。3.1.2 构造详细介绍

根据以上二点，大家选用了竖直循环结构设计单独的外卖柜，并根据链轮链条和圆弧滑轨将每一个外卖柜定距相接，确保每一个外卖柜可以根据滑轨传送抵达对话框。

3.2 零件详细介绍3.2.1 外卖箱设计1. 外卖盒

外卖盒的高低确定了外卖箱的多少与储放外卖总数，大家必须在实际情况下开展考虑到，并尽量减少外卖盒设计尺寸，进而提升外卖总数。

最先，现阶段饭堂或餐馆的外卖关键应用圆角矩形打包盒，且外卖盒类似为长方形。在这个基础上，大家将外卖盒的长宽各自列入20cm，10cm，10cm，在这里情况下大部分可以容下现阶段目前市面上绝大部分外卖，保证了外卖盒的广泛适用范围。与此同时，在长方形的一侧张口，根据侧边的张口来取下外卖。

次之，由于我们在外卖箱中采用了竖直循环结构，因此我们要充分考虑每一个外卖盒中间相距的间距，外卖盒中间间隔间距也是决策外卖总数的要素之一。在维持外卖盒尺寸不会改变的基本上，根据提升圆弧可以适度减少间隔，由于外卖盒并不是肯定的长方形，在边沿部位通常会具有非常大间隙，根据减少为圆弧可以减少间隔。

下面的图为外卖盒转动到滑轨圆弧时的状况，下左图为直角边外卖盒，下图为圆弧边外卖盒，在外卖盒间隔相同的情形下，直角边外卖盒会导致外卖盒相碰，而圆弧边外卖盒则不错的规避了这一问题。

圆弧的外卖盒与此同时仍在侧边提升一定倾斜度，避免 因运动过量或小曲率半径拐弯全过程中，外卖掉出外卖盒。

底边和顶部与侧边有倾斜度

下列是外卖盒的图片展示：

与此同时，外卖盒必须与传动链条相接，根据侧边加上的转动轴，确保外卖盒有一定的可玩性，可以任意转动，与此同时使外卖盒相互配合传动链条一并健身运动，轴的实际照片如下所示：

2. 竖直循环结构

在外卖箱中的垂直循环结构由链轮链条与滑轨构成，滚动滑轨由2个直流无刷电机推动，样子为圆角矩形。每一个外卖盒中间以尽量小的间距定距遍布，实际构造如下图所示：

在该结构中，每过一定间距会置放一个外卖盒，每一个竖直循环结构中国共产党有6个外卖盒。外卖盒中间的间距由外卖盒的高宽比与圆角矩形的圆弧半经决策。外卖盒的相对高度在具体的考量下设计为$10cm$，为了更好地能确保外卖转动全过程中不相碰，外卖盒二盒核心中间间隔设计为$18cm$，为外卖不相碰的情形下间隔最少标值。

竖直循环结构的转动角度由所需外卖地理位置决策，当客户必须取相匹配外卖时，会根据相对应程序流程测算是顺时针方向旋转或是逆时针旋转，选择所需旋转距离最小的旋转方向。

以下是垂直循环结构展示：

同时，垂直循环结构还以链轮为基础，由于外卖盒具有一定重量，所以我们在设计链条时，考虑到链条之间的节距，将链条的节距设置为$2cm$，同时在圆角矩阵的四周分别安放四个齿轮，其中上方两个齿轮为从动齿轮，下方两个齿轮为驱动齿轮，具体的展示如下：

3. 外卖箱外壳

设计外卖箱外壳可以将外卖盒与垂直循环结构看做一个整体，外卖箱外壳具体作用有如下几点：

固定链轮轴与卡槽，保证链轮与电机的配合放置导轨，使外卖盒底面始终与水平面平行使整个外卖箱更为美观

外卖盒设计的长宽高分别为26cm，22cm，50cm，同时外卖箱在面向窗口一侧留出空间，保证外卖能够从窗口被拿出，可以方便外卖盒的放入与取出。

我们将链轮的固定轴与导轨设置在外壳的一侧，固定轴由外壳伸出，用于与链轮配合。并将部分外壳挖空，留出导轨的位置，导轨可以保证外卖盒始终水平，防止外卖倾撒。

侧面导轨与轴草图

其次外卖箱还需要与小车底板上的链轮连接，我们需要轴对其进行连接，轴的图具体如下：

以下是外卖箱的具体展示图：

3.2.2 外卖运送装置1. 水平循环结构

水平循环结构与垂直循环结构类似，均由链轮与导轨组成，滑动导轨由两个直流电机驱动，形状为圆角矩形。

水平循环结构将各个外卖箱之间相连，每个外卖箱中心点等距分布。为了保证外卖箱在旋转过程中不相撞，我们将外卖箱之间距离控制在$50cm$。

水平循环结构的旋转方向由所需外卖所在位置决定，当用户需要取对应外卖时，会通过相应程序计算是顺时针旋转或是逆时针旋转，选择所需旋转距离最小的旋转方向。

以下是具体图片展示：

3.2.3 装配体展示

将以上各个部分零件进行组装，得到小车内部空间的装配图。

具体的展示图片如下所示：

3.3 外卖流程3.3.1 外卖传送至窗口详细步骤

外卖传送至窗口主要分为以下几个步骤：

外卖所在位置判断，决定旋转的方向为顺时针或逆时针水平循环结构转动，将对应外卖箱开口面与小窗口对齐垂直循环结构转动，将对应外卖盒转至小窗口外卖车自动打开窗口外卖传送流程图

当小车到达指定地点，如果需要取出外卖，首先输入对应的外卖序号，通过小车的主控电脑判断当前外卖所在位置，在确定位置后迅速决定水平循环结构与垂直循环结构的旋转方向。

当旋转方向确定后，水平循环结构先开始旋转，将对应外卖箱的开门侧面与窗口对齐。

等待外卖箱旋转到指定位置后，根据外卖所在层数与小窗口对应高度，开始进行垂直循环结构的旋转，等待外卖盒与窗口转至同一高度。

推荐在窗口安装红外线传感器，判断外卖盒是否已对齐窗口，若没有对齐或未检测到外卖，则继续进行调整，当对齐后，小车自动打开窗门，小车主控电脑自动上传本次外卖记录，判断状态已完成。

优化方法

在上述的步骤叙述中，存在着一定的改进空间，可以加快外卖传送的流程，减小取外卖的时间。

我们让水平循环结构旋转与垂直循环结构同时进行，减小旋转的过程时间。

外卖传送流程改进

在水平循环结构旋转与垂直循环结构旋转的同时，外卖盒会受到合并的加速度。为了防止外卖在旋转的过程中撒漏，需要在原有旋转速度的基础上减慢，将速度控制在合理的范围之内。

3.3.2 外卖放入空位详细步骤

外卖放入空位可以看做取外卖的逆过程，其主要分为以下几个步骤：

确定空位位置，判断离窗口最近外卖箱是否有空位，如果没有空位则寻找其他外卖箱水平与垂直循环结构分别转动，将对应空位转置窗口打开窗口，等待外卖放入窗口外卖放入空位流程

首先需要判断距离窗口最近的空位，通过小车的主控电脑，在离窗口最近的外卖箱进行寻找。如果最近的外卖箱不存在空位，则在次近的外卖箱寻找。

接着利用水平循环结构与垂直循环结构，将空位转置小窗口处。

当外卖已经对齐窗口后，打开窗口，等待外卖放入窗口。利用红外传感器判断外卖是否放入，等待卖家放入外卖并确认后，将窗口关闭并继续进行接下来的操作。

优化方法

在外卖放入前，我们需要考虑当前存在于外卖小车中的所有外卖的位置，防止小车偏沉，进而导致小车在转弯过程中侧翻。

在放入外卖后，通过主控电脑进行计算，尽量保持小车重量的均衡。如果发现小车的某一侧较轻，则首先选择较轻一侧的空位，将对应空位旋转至窗口。

外卖放入空位流程

在经过相应的优化后，可以确保得到更高效与合理的放入方式，进而提高外卖小车运送效率。