“S”无碳小车结构设计及优化研究

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“S”无碳小车结构设计及优化研究

作者：刘旭勤

来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2017年第02期

摘要：全国大学生工程训练综合能力竞赛是教育部高等教育司发文举办的全国性大学生

科技创新实践竞赛活动。利用重力势能转换设计的无碳小车，需驱动小车行走和转向。本文以全国大学生工程训练综合能力竞争中的“S型无碳小车”设计为例，介绍了小车的设计方案及主要部件设计计算方法，并针对理论设计方案的不足之处进行了相应的优化改进。优化后的小车，能够最大程度地满足竞赛的要求，为今后小车的设计及调试提供了指导意义，也为相关机构的应用研究提供参考价值。

关键词：无碳小车设计；能量转换；方向控制；优化设计

中图分类号： V462 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）06-156-2

1 无碳小车研究意义

全国大学生工程训练综合能力竞赛是教育部高等教育司发文举办的全国性大学生科技创新实践竞赛活动，是基于国内各高校综合性工程训练教学平台，为深化实验教学改革，提升大学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神，促进创新人才培养而开展的一项公益性科技创新实践活动。

开展大学生工程训练综合能力竞赛旨在促进各高校提高工程实践和工程训练教学改革和教学水平，培养大学生的创新设计意识、综合工程应用能力与团队协作精神，促进学生基础知识与综合能力的培养、理论与实践的有机结合，养成良好的学风，为优秀人才脱颖而出创造条件。

2 无碳小车设计的要求

竞赛要求设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换而得到的。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1kg的标准砝码（￠50×65 mm，碳钢制作）来获得，要求砝码的可下降高度为400±2mm。标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。

在比赛中要求小车在行走过程中完成所有动作所需的能量均由此给定重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。小车为三轮结构。其中一轮为转向轮，另外二轮为行进轮，允许二行进轮中的一个轮为从动轮。小车在1000±200～300mm范围内产生一个“S”型赛道第一轮障碍物间距变化值和变化方向。