8字形无碳小车
无碳小车
【摘要】“无碳小车”是2013年第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛主题。此次竞赛分为两个小组，即“S”和“8”字组，我们本次的分组是“8”字组，所谓“8”字就是让小车在重物重力势能的作用下让小车在半张标准的乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上绕“8”字，并且在绕行的过程中能自动避开障碍物（障碍物的距离在300-500mm的范围变化），在小车的整个设计过程中，采用了现代设计发明理论方法，如参数化设计、系统设计等，并运用了AUTOCAD 、PROE等软件辅助设计。设计过程严谨，各个零部件的运动轨迹都从数学的角度得到了论证。
将小车的设计分为四个过程：方案设计、技术设计、制作调试、设计总结，通过对每个过程的深入的研究，严格控制每个过程，尽可能使小车的整体效果更佳。
方案设计过程依据据比赛对小车功能的要求，我们根据机器的构成（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。对每个模块采用多方案设计的设计原则，根据实际情况进行综合比对，选择出最优的组合。最终选择的方案是：车架采用三角底板式、原动件采用了锥形轴的、传动机构采用了齿轮、转向机构采用用曲柄连杆、行走机构采用单轮驱动实现差速、微调机构采用微调螺母螺钉。在转向机构中，采用了不完全齿轮，在不完全齿轮的设计中，最重要的是参数的确定，通过小车轨迹的研究，最终确定合适的参数。
技术设计过程先对方案设计过程中所选方案进行数学建模，从理论上进行分析和论证，根据理论力学对小车进行运动学和动力学分析，然后用PROE对小车进行实体建模，在建模的过程中对小车的每个零部件进行详细的设计，综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等
由于小车的受力不大，所以大量采用胶接，小车加工完成后，通过小车的实际运动，对小车进行调节，使它达到最佳状态。
最后总结本次比赛的得与失，在以后的工作学习中努力去弥补自己的不足。
【关键词】：无碳小车“8”字形自动避障不完全齿轮设计转向机构传动系统
Carbon-free car
【abstract 】"Carbon-free car" is in 2013 the third session of the national college students'
engineering training comprehensive ability competition thesis topic. The competition is divided into two groups, namely the "S" and "8" the word group, we the group is "8" the word group, the so-called "8" the word is to let the car under the action of the gravitational potential energy of let the car in half a standard table tennis (length 1525 mm, 1370 mm wide) around the "eight" word, and can automatically avoid obstacles in the process of round (obstacle distance changes in the range of 300 mm to 500 mm), in the whole design process of car, I used the modern design theory, such as parameterized counsels, system design, and using the AUTOCAD, PROE software aided design, etc. Trajectory of every parts and components in the design process is rigorous, all from the perspective of mathematical demonstration.
I will car design is divided into four stages: project design, technical design and production of commissioning and design summary, through in-depth study of each process, strict control of each process, as far as possible to make the car the overall effect is more better.
Design process, according to event based on the car function requirements, we according to the composition of the machine (prime mover structure, transmission mechanism, actuators, control part, auxiliary part) put the car into the frame, engine structure, transmission mechanism, steering mechanism, travel mechanism, fine-tuning mechanism of six modules, carries on the modular design. For each module adopts the design principle of the design, make a comprehensive comparison according to actual condition, choose the optimal combination. Final selection scheme is: the frame adopts triangle plate type, the original piece by using the cone shaft, gear transmission mechanism adopted travel mechanism and steering mechanism with the crank connecting rod, differential, fine-tuning mechanism is realized by using single wheel drive using trimming nut screw. In steering mechanism, we used the incomplete gear design, in the design of incomplete gear, the most important is the determination of parameters, we through the car track research, finally determine the appropriate parameters.
Technology design process we selected in the process of the design plan for mathematical modeling, analysis and theoretical demonstration, according to the theory of mechanics of kinematics and dynamics analysis was carried out on the car, and then use PROE to entity modeling, the car in the process of modeling squadron car design of each component in detail, considering parts material performance, processing technology, cost etc
Produced in the process of debugging in addition to bearing all the parts are made by our own manual processing, due to the stress of the car is not big, so we meet with glue in great quantities,
car processing is completed, through the actual movement of the car, adjusted for the car, make it to your best.
Finally summarizes the gain and loss of the game, in the later work and study hard to make up for the shortage.
【Keywords】: Carbon-free car "8" glyph automatic obstacle avoidance Incomplete gear design Steering mechanism The transmission system
目录
1 绪论 (1)
1.1论题背景 (1)
1.2小车功能设计要求 (1)
1.3“8”字形的实现 (2)
1.4小车的设计方法 (2)
2 方案设计 (3)
2.1车架 (5)
2.2原动机构 (5)
2.3传动机构 (6)
2.4转向机构 (7)
2.5行走机构 (8)
2.6微调结构 (9)
2.7方案设计总结 (10)
3 技术设计 (10)
3.1转向系统 (10)
3.1.1 小车的轨迹 (10)
3.1.2 轨迹的计算 (11)
3.1.3 小车的转向原理 (11)
3.1.4 小车的最大转角 (12)
3.2初选齿轮参数 (13)
3.2.1 传动比的确定 (13)
3.2.2 齿轮模数的确定 (13)
3.2.3 齿轮其它参数的确定 (13)
4.齿轮的计算（注：以下公式均来自邱宣怀.《机械设计》.第四版） (14)
4.1齿面接触疲劳强度计算 (14)
4.2校核计算 (15)
4.3确定传动主要尺寸 (16)
5 轴承的选取 (18)
6 轴的选取 (20)
7 总结 (21)
7.1小车的优缺点 (21)
7.2设计心得 (21)
参考文献 (22)
附录：小车装配图（3D） (23)
致谢 (24)
1 绪论
1.1 论题背景
为了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，开办了由教育部、财政部资助的全国大学生工程训练综合能力竞赛，而本次竞赛的主题就是无碳小车。
1.2 小车功能设计要求
图1—2—1 无碳小车示意图图1—2—2：竞赛项目所用乒乓球台及
障碍设置图
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来的。给定重力势能为4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400±2mm（见图1-2-1）。
小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm 见图1-2-2）上，绕相距一定距离的两个障碍沿8字形轨迹绕行，绕行时不可以撞倒障碍物，不可以掉下球台。障碍物为直径20mm、长200mm的2个圆棒，相距一定距离放置在半张标准乒乓球台的中线上，以小车完成8字绕行圈数的多少来综合评定成绩。
要求1 小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量来源。
要求2 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。
要求3 小车为三轮结构，具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。
1.3 “8”字形的实现
图1-3-1 小车轨迹设计图
通过不完全被齿轮的间歇运动来实现“8”字形，当不完全齿轮（此时处于不带齿的部分）与曲柄轴的齿轮未啮合时，前轮保持原有的转向角不变，小车做圆周运动，即图1-3-1描红的部分。当不完全齿轮（此时处于带齿的部分）与曲柄轴的齿轮啮合时，小车前轮的转向角发生变化使小车走图1-3-1描黑部分。周而复始使小车重复走“8”字
1.4 小车的设计方法
小车的设计一定要做到目标明确，通过对命题的分析我们得到了比较清晰开阔的设计思路。作品的设计需要有系统性规范性和创新性。设计过程中需要综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。
小车的设计是提高小车性能的关键。在设计方法上我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发发明理论方法。下面是我们设计小车的流程（图1—3—1）
图1—3—1 小车的流程图
2 方案设计
通过对小车功能的分析，小车需完成重力势能的转化、驱动自身行走、自动避障（包括小车的调节机构，用于适应障碍物之间距离的变化）。为了使小车的设计和制作的方便，可以将小车分为六个模块，即车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构。为了使小车的性能更好，我做了多种可行的方案，通过综合比较，最终确定合适的方案,方案设计如表2—0—1
表2—0—1 方案设计
车架三角式底板
骨架式底板
原动机构绳轮式
弹簧储能式
传动机构链轮式
直齿轮
表2—0—1 方案设计(续表)
传动机构蜗杆传动
斜齿轮
带传动
转向机构曲柄摇杆
凸轮机构圆柱凸轮
普通凸轮
差速转向
行走机构双轮同步
单轮驱动
双轮差速驱动
微调机构微调螺母
滑槽
在在选择方案时应该综合考虑无碳小车的功能、材料、加工和制作成本等因素，同时在设计应避免自己的主观意识，使选择的方案是综合最优。
图２—０—２小车功能图
2.1 车架
车架不用承受很大的力,对加工精度要求低,考虑到加工的难易程度和取材的方便,车板选择3mm 厚的铝，而且铝板的强度也够，将铝板加工成三角底板式(如图2-1-1)。
图2-1-1 车架
2.2 原动机构
原动机构是一种将重物的重力势能转化小车驱动力的机构，而实现此功能的方案有很多种，考虑工作效率和机构的简洁，原动机构采用绳轮式，此机构摩擦力为滚动摩擦，从大大地减少了能量的消耗。与此同时，小车在实际运动过程中还应满足下列要求：
1.小车在运动过程中速度不能太快，速度太快会使小车在拐弯处侧翻或重物摇晃的厉害，影响小车的行进。因而驱动力不能太大。
图２—０—３小车制作图
图２—０—4 小车成本图
8字无碳小车方案设计_获奖-catia-不完全齿轮设计
构件介绍、方案设计及计算过程为了更好地求解参数，必须先对小车的各个构件进行介绍。构件介绍如下：
方案设计 1.机构设计 1. 1原动机构 原动机构的作用是将重物的重力势能转化为小车的驱动力，我们选择了结构简单、易于制作的绳轮式机构。 1.2 传动机构 传动机构的作用是将重物的重力势能传给小车的驱动轮，产生驱动力，使小车以一定的速度行驶。由于齿轮机构具有效率高、传动比确定、工作可靠性高的优点，所以我们选择齿轮传动。 传动原理：重物下落由线带动主动轴转动，通过齿轮5与齿轮6的啮合，主动轴带动从动轴2转动，轴2通过齿轮1与齿轮2的啮合带动轴1转动，从而带动整个小车向前运动。 1.3 转向机构 转向机构能够改变小车运动方向，实现小车按预定轨迹的运动。在本小车设计设计中，我们将T型转块、槽1、连杆、槽2组成连杆机构用于控制前轮的转向。 轴2转动带动不完整齿轮3转动，轴2每转一周，不完整齿轮3便会与齿轮4接触一次并使齿轮4转过半周，即轴3转过半周。轴3带动由T型转块、槽1、连杆、槽2组成的连杆机构控制前轮的转向。轴3每转动半周，前轮方向便会改变一次，不完全齿轮3与齿轮4不接触时，前轮会保持一定角度使车沿着指定半径的圆绕杆行走，小车从一个圆进入另一个圆，走的轨迹为一不规则圆弧，经计算其长度与小车所走相同弧度的圆弧的比值在误差范围以内，故可以按圆弧计算。 1.4 微调机构 微调机构属于小车的控制部分，能够使小车完成绕不同距离障碍物的比赛，我们采用的是滑块式微调机构（见图1）。 固定导轨可以沿着微调槽移动，并用用螺丝紧固与微调槽上，从而使得连杆水平移动，实现车转向的微调。
无碳小车说明书完
无碳小车 设计说明书 2011-5-20
目录 一：摘要;：……………………………………………… 二：引言：……………………………………………… 三：任务和要求……………………………………………… 3.1设计思路……………………………………………… 3.2基本原理……………………………………………… 四：方案设计及论证……………………………………………… 4.1机械方案设计……………………………………………… 4.1.1传动系统……………………………………………… 4.1.2转向系统......................................................4.2工艺方案设计 (7) 4.3小车整体及外观设计 (8) 4.4最终方案 (8) 五：材料及成本分析 5.1小车整体材料种类 (9) 5.2小车各部位材料选择 (9) 5.3小车经济成本分析 (9) 六：参考文献……………………………………………… 七：无碳小车徽标………………………………………………
摘要 是依据竞赛命题主题“无碳小车”，提出一种“无碳”方法，带动小车的运行，即给定一重力势能，根据能量转换原理，设计了一种可将该重力势能转化为机械能并用来驱动小车行走的装置。该自行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，放置一个直径为20mm，高为200mm的弹性障碍圆棒）。此模型最大的特点是将重力势能转化为齿轮的转动，进而根据大小齿轮的粘合带动驱动轮和转向轮，从而按照规定的路线完成任务。本文将对无碳小车模型的设计过程，结构功能特点等进行详细的介绍。 关键词：无碳小车齿轮粘合驱动轮转向轮安全高效方便灵活创新理念。
“8”型路线无碳小车的设计(全套图纸)
原创通过答辩毕业设计说明书论文QQ 194535455 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
Abstract Coal 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
8字无碳小车工程管理设计报告
第三届全国大学生无碳小车越障竞赛
工程管理设计报告
总 3 页 产品名称 零件名称
第 1 页 无碳小车
编号： 生产纲领 生产批量
500 台/年 42 台/月
1、工程管理方案概述
为实现安全、文明生产，保证按期供货，降低总成本，提高经济效益，对无碳小车的生产进行了工程管理设计。 装 年生产 500 台无碳小车，属中批量生产。无碳小车的大部分零件属于中高精度，必须保证每个零件的加工精度。通过相应的工程管理，使同种 零件应具有互换性、可靠性。例如：前轮支撑架等零件的生产工艺主要包括：车削、铣削和钳工修整。 生产过程中需要的一些标准件，如：轴承、螺钉、齿轮等外购。金属模铸造和热处理等工艺外协加工，其它工序及总装自主完成。
2、生产过程组织
①生产过程空间组织设计： 学校名称：扬州大学 针对无碳小车按每月 42 台的生产方式，综合考虑生产组织柔性，按工艺原则布置设施。无碳小车的生产工艺主要包括车、铣、线切割、钳。 ②生产过程时间组织设计： 订 根据无碳小车的主要零件的工艺特点，结合生产空间的布置原则，生产过程的时间组织选择顺序移动的方式。
3、主要设备资源配置
①确定生产节拍：无碳小车月产 42 台，按照一个月工作 22 天，每天一班工作 8 小时，时间利用率设为 90%，计算该零件的生产节拍为： r=Fe/N=(F0×g)/N=22×8×90%×60/42=226min/台 其中，r—节拍，Fe—计划期有效工作时间，N—计划期制品产量，F0—制度工作时间，g—时间有效利用系数。 ②确定流水线生产设备数量：针对无碳小车的主要加工件，由中批量生产工艺过程卡片得知，CD6140 车削加工工时 T1 为 59min，铣削加工工 线 时 T2 为 76min，钻床加工工时 T3 为 32min。生产的设备数为： H 普车 =T1/r=59/226=0.26； H 铣 =T2/r=51/226=0.23； H 钻=T3/r=32/226=0.14 因此，无碳小车零件加工成组流水生产线需要 CD6140 普通车床、普通铣床、台钻各 1 台。
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凸轮8字无碳小车设计报告
凸轮8字无碳小车设计报告
目录 一、设计要求 (4) 1.1功能分析阶段............................... .... (4) 1.2参数分析与个性化设计阶段 (4) 1.3制造阶段 (4) 1.4调试阶段 (4) 二、正式设计 (5) 2.1机械总功能分解及功能元解…………………………………………………
(6) 2.2机构选型与方案对比 (6) 2.2.1机构选型的基本原则 (6) 2.3势能转化机构分析 (7) 2.3.1重物锥台轮机构功能元解的优缺点 (7) 2.3.2重物飞轮机构功能元解的优缺点 (7) 2.3.3发条弹簧机构功能元解的优缺点 (8) 2.3.4橡皮筋结构功能元解的优缺点 (8) 2.6直线行走位移机构分析 (8) 2.6.1后双轮差速驱动功能元解的优缺
点 (8) 2.7前轮摆动机构分析 (9) 2.7.1凸轮推杆机构功能元解的优缺点 (9) 2.7.2曲柄摇杆机构功能元解的优缺点 (9) 2.7.3圆轮导杆机构功能元解的优缺点 (10) 2.8中间传动机构分析 (10) 2.8.1齿轮传动机构功能元解的优缺点 (10) 2.8.2皮带轮传动机构功能元解的优缺点 (11) 2.9组合方案择优并确定辅助、控制机构 (11) 2.9.1辅助机构之车架分析……………………………………………………….1 1
2.9.2控制机构之微调机构分析 (1) 1 三、技术设计.......................................................................................1 2 3.1建立8字轨迹理想模型......................................................................1 2 3.2、solidworks toolbox凸轮设计及其相关参数的确定： (12) 3.3建立小车数学模型…………………………………………………………….1 3 3.3.1小车转弯状态分析 (15) 3.4动力学分析模型 (18) 3.5参数确定…………………………………………………
8字无碳小车设计方案讲课稿
“8”字无碳小车设计方案一绪论 1.竞赛题目 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4J能量，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。图1为小车示意图。 图一 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。要求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。要求小车为三轮结构。在300～500mm范围内产生一个“8”字型赛道障碍物间距值。 2.工作原理 重物块从距小车底板400mm的高处下落，带动主动轴转动，使小车运动，再通过齿轮传动和转向结构，实现在转动一定周期时，小车进行方向的改变，从而实现8字的运动轨迹。 3.设计方法 通过对命题的分析，我们小组有了一个比较清晰的思路。我们在网上搜集资料，对每个结构的各种方案进行了比较，再结合我们的实际情况和自己想法，最后确定了以下结构。对于各种参数的确定，我们只要是对齿轮进行了计算，其他参数是在原有的基础上进行了修改。在设计过程中，我们主要采用了Auto CAD、Solidworks软件进行辅助设计。
二设计部分 1车架 车架受力小，精度要求低，考虑到铝板密度小，强度对于小车也足够，而且方便加工，故本次制作选择3mm厚铝板。 由于我们是后轮单轮驱动，前导向轮与驱动轮的横向距离过大会使小车在绕行8字时轨迹不对称，即一个圆大一个圆小。为避免这种情况我们将驱动轮与导向轮的横向距离取消。 2原动机构 原动机构是把重物的重力势能转化为小车动能的装置。 要求 1.驱动力适中，不至于小车转弯时速度过大倾翻。 2.启动时提供足够的加速度使小车开始行走。 3.到达终点时的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击。同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，不仅浪费了重物的动能，下落时对车架的冲击还会影响小车的运动。 4.不同场地对驱动力的要求不同，因此原动机构需要能调节驱动力。
“8”型路线无碳小车的设计-任务书
江西农业大学毕业设计(论文)任务书 设计（论文） “8”型路线无碳小车的设计 课题名称 学生姓名院（系）工学院专业机制 指导教师职称讲师学历硕士 毕业设计（论文）要求： 1、在设计过程当中，要求态度端正，积极主动，认真细心； 2、查阅大量的文献资料，按时完成设计任务； 3、绘制零部件、各机构总装配图毕业设计； 4、按要求完成设计说明书完成word文档（说明书7000—8000字，说明书撰写格式详见 工学院网站，毕业设计有关内容），并打印装订成册； 5、通过设计实践，使进一步了解一般机械设计的设计过程，培养学生综合运用机械设计 原理分析问题和解决问题的能力，从中掌握方案设计的方法和步骤。 毕业设计（论文）内容与技术参数： 1.无碳小车由车板，三个行走轮。利用将1Kg重物下降40cm的势能为驱动力，使三 轮小车绕间距为80cm障碍物走8形路线，使小车绕行圈数尽可能多。小车前轮为 独轮，后为双轮，有转向机构。 2.要求分析设计小车总体结构，合理设计控制机构，设计的机构性能良好，结构简 单，制造方便。 3.要求分析计算小车运动分析，并计算理论行走距离（考虑各环节摩擦损耗）， 4.绘制主要零件图，部装图，总装配图等，共大于2张0号图纸。 5.机构运动简图的机构布置合理，减速机构选型适当。 毕业设计（论文）工作计划： 2012.12.01—2013.01.15 分析设计方案，查阅相关资料，实际考察设计的用途和前途。 2013.01.16—2013.02.28 绘制设计方案图，查阅设计的相关资料，确定相关的技术参数编辑整个设计方案的思路。 2013.03.01—2013.05.08 完善设计图纸，整理设计说明书，最后完成定稿。 接受任务日期年月日要求完成日期年月日学生签名年月日指导教师签名年月日系（部）主任签名年月日
无碳小车说明书模板
无碳小车说明书
目录 1 引言 (1) 1.1 小车功能设计要求 (1) 1.2 小车设计思路 (1) 2 设计方案 (2) 2.1 底板 (3) 2.2 原动机构 (4) 2.3 传动机构 (4) 2.4 转向机构 (5) 2.5 行走机构 (6) 2.6 调节机构 (6) 3 技术设计 (7) 3.1 功能关系及驱动力矩分析 (7) 3.2 小车轨迹计算 (8) 3.3无急回特性曲柄摇杆机构分析 (9) 3.4相关参数确定 (10) 4 小车调试及性能评估 (11) 5 小车改进方法及评价分析 (12) 5.1 小车的改进方法 (13) 5.2 小车优点 (13)
5.3 小车缺点 (12) 6 部分装配图 (13) 7 结论 (15) 致谢语 (15) 参考文献 (16) 附图
1 引言 1.1小车功能设计要求 给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。该自行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）。以小车前行距离的远近、以及避开障碍的多少来综合评定成绩。 给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），用质量为1Kg的重块铅垂下降来获得，落差400±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。 要求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，不可使用任何其它的能量形式。 1.2小车的设计思路 小车的设计一定要做到目标明确，经过对命题的分析我们得到了比较清晰开阔的设计思路。作品的设计需要有系统性规范性和创新性。设计过程中需要综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。 小车的设计是提高小车性能的关键。在设计方法上我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发创造理论方法。采用了Inventor、UG、CAD等软件辅助设计。下面是我们设计小车的流程（如图1）
最佳无碳小车设计一等奖样本
第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛 无碳小车设计 参赛者: 张雪飞赵鹏飞刘述亮 指导老师: 朱政强戴莉莉 -1-16 摘要 第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题为” 小 无碳车”。在设计小车过程中特别注重设计的方法, 力求经过对命题 的分析得到清晰开阔的设计思路; 作品的设计做到有系统性规范性和
创新性; 设计过程中综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发创造理论方法；采用了MATLAB PROE等软件辅助设计。 我们把小车的设计分为三个阶段: 方案设计、技术设计、制作 调试。经过每一阶段的深入分析、层层把关, 是我们的设计尽可能向 最优设计靠拢。 方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成（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。分别针对每一个模块进行多方案设 计, 经过综合对比选择出最优的方案组合。我们的方案为: 车架采用 三角底板式、原动机构采用了锥形轴、传动机构采用齿轮或没有该 机构、转向机构采用曲柄连杆、行走机构采用单轮驱动实现差速、 微调机构采用微调螺母螺钉。其中转向机构利用了调心轴承、关节轴 承。 技术设计阶段我们先对方案建立数学模型进行理论分析, 借助 MATLAB分别进行了能耗规律分析、运动学分析、动力学 分析、灵敏度分析。进而得出了小车的具体参数, 和运动规律。接着 应用PROE软件进行了小车的实体建模和部分运动仿真。在实体建模 的基础上对每一个零件进行了详细的设计, 综合考虑零件材料性能、 加工工艺、成本等。 小车大多是零件是标准件、能够购买, 同时除部分要求加工精度
无碳小车设计说明书
无碳小车设计说明书 为响应“低碳生活”的号召，我们应该节能减排，以优化环境。作为学生，我们更应践行。我们通过学习和实践，以及运用机械制造的原理，物理学等等方面的知识，设计了s型的无碳小车。我们对它进行了严密的构思与计算，并结合实际进行了材料与运动的分析。 设计思路 1.根据能量守恒定律，物体下落的重力势能直接转化为小车前进的动力，此时能量损 失少，所以小车前进的能量来源于重物下落过程中减少的重力势能。 2.根据小车功能设计的要求，即小车在前行时能够自动绕开赛场上的障碍物，小车运 动的路线需有一定的周期性。考虑到小车在转向时会受到摩擦等阻力的影响，让小 车行走最远路程是设计要求的最优解。 3.需要进行结构的设计与成本的分析，同时也需考虑加工工艺的繁琐程度，力求产品 的最优设计。 小车的原理分析及构架设计 1.小车的质量要适中，以此来保证车的稳定性。质量若太大，则会增加阻力。 2.应采取齿轮传动和连杆机构，同步带的精度不高，也可避免传动效率的低下。 3.传动的力与力矩要适中，保证加速度的适中。 4.相对运动的精度要保证，以减少摩擦，保证力量的充分利用。 5.S型的路线转弯半径要适中，保证其行程。 6.选择大小适中的轮子，轮子太大，稳步性降低。 7.采用轴承，螺纹连接，用三根圆柱支撑，以此挂系重物，转向时则采用连杆机构。 小车的转向机构 转向轮及转向机构如图所示。转向采用连杆机构传动，转向轮固定在支架上。当齿轮转动时，带动连杆运动，根据惯性，使转动轮运动方向发生改变。
小车的驱动原理 重物的牵引带动栓线轴的转动，以此带动齿轮的转动，通过齿轮的啮合带动驱动轴与齿轮的转动，使驱动轮转动，带动着小车的前进；同时也带动着摇杆的转动，使推杆左右动的同时，前后运动。在推杆与摇杆之间，有套筒相连，保证其作圆周运动。杆偏转，使转动轮偏转，根据驱动轮与转动轮的合运动，小车就可以走S型。 栓线处为梯形原动轮。起始时，原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。 其次，起动后，原动轮的半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后作匀速运动。原动轮的半径变小，使总转速比提高。小车缓慢减速，直到停止，物块停止下落，正好接触小车。 加工工艺的设计 1.小车底板部分挖空，减轻了整体的质量。 2.重物支撑架用三根圆柱杆支撑，有助于其稳定性。 3.后轮的大小适中，直径为182mm。 4.载物放置靠近轴处，稳定重心。 小车加工的尺寸 关于齿轮： 小齿轮A：M=1，Z=15，最大直径=15，尺宽b=6.5; 齿轮B: M=1,Z=45,最大直径=45,b=10; B与A传动比i=1/3； 齿轮C：M=1，Z=60，最大直径=60,b=10; C与A传动比i=1/4； 车轮厚度均为4mm，总高度H=515mm,总宽d=164mm. 小车计算的公式及推理 1.大轮半径为R，重物下降dh，转轴①半径为r1 ，转过角度dθ 1 ;同时转轴②半径 r2,转过角度dθ2，转轴③转过角度dθ3. 齿轮啮合组⑴的传动比为i1,齿轮啮合组⑵的传动比为i2 ; 公式：dh=r1dθ1 dθ2=dθ1/i1 dθ3=dθ 2 ＊i2=dθ1＊i1＊i2
8字无碳小车设计方案.pdf
“8”字无碳小车设计方案 一绪论 1.竞赛题目 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4J能量，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。图1为小车示意图。 图一 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。要求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。要求小车为三轮结构。在300～500mm范围内产生一个“8”字型赛道障碍物间距值。 2.工作原理 重物块从距小车底板400mm的高处下落，带动主动轴转动，使小车运动，再通过齿轮 传动和转向结构，实现在转动一定周期时，小车进行方向的改变，从而实现8字的运动轨迹。 3.设计方法 通过对命题的分析，我们小组有了一个比较清晰的思路。我们在网上搜集资料，对每个结构的各种方案进行了比较，再结合我们的实际情况和自己想法，最后确定了以下结构。对于各种参数的确定，我们只要是对齿轮进行了计算，其他参数是在原有的基础上进行了修改。 在设计过程中，我们主要采用了Auto CAD、Solidworks软件进行辅助设计。
二设计部分 1车架 车架受力小，精度要求低，考虑到铝板密度小，强度对于小车也足够，而且 方便加工，故本次制作选择3mm厚铝板。 由于我们是后轮单轮驱动，前导向轮与驱动轮的横向距离过大会使小车在绕行8字时轨迹不对称，即一个圆大一个圆小。为避免这种情况我们将驱动轮与导向轮的横向距离取消。 2原动机构 原动机构是把重物的重力势能转化为小车动能的装置。 要求 1.驱动力适中，不至于小车转弯时速度过大倾翻。 2.启动时提供足够的加速度使小车开始行走。 3.到达终点时的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击。同时使重块的动 能尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，不仅浪费了重物的动能，下落时对车架的冲击还会影响小车的运动。 4.不同场地对驱动力的要求不同，因此原动机构需要能调节驱动力。
无碳小车设计说明书
第三届福建省大学生工程训练 综合能力竞赛 无碳小车设计说明书 参赛者：邓磊林源兴趣詹发星 指导老师：张宁 学校：福建工程学院 地点：福建福州 时间：2015年1月1-2日
摘要 第三届福建省大学生工程训练综合能力竞赛命题主题为“无碳小车越障竞赛”，并为接下来的第四届国赛做好准备。我们在设计小车过程中特别注重设计的方法，力求通过对命题的分析得到清晰开阔的设计思路；作品的设计做到有系统性规范性和创新性；设计过程中综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发发明理论方法；采用了MATLAB、PROE、CATIA等软件辅助设计。 我们把小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试。通过每一阶段的深入分析、层层把关，是我们的设计尽可能向最优设计靠拢。 方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成（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。分别针对每一个模块进行多方案设计，通过综合对比选择出最优的方案组合。我们的方案为：车架采用三角底板式、原动机构采用了锥形轴、传动机构采用齿轮、转向机构采用曲柄连杆、行走机构采用双轮驱动、微调机构采用微调螺母螺钉。其中转向机构利用了调心轴承、关节轴承。 技术设计阶段我们先对方案建立数学模型进行理论分析，借助MATLAB分别进行了能耗规律分析、运动学分析、动力学分析、灵敏度分析。进而得出了小车的具体参数，和运动规律。接着应用PROE软件进行了小车的实体建模和部分运动仿真。在实体建模的基础上对每一个零件进行了详细的设计，综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等。 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。对于塑料会采用自制的‘电锯’切割。因为小车受力都不大，因此大量采用胶接，简化零件及零件装配。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。
8字无碳小车毕业设计说明书
摘要 此次毕业设计的课题是“8字无碳小车”。在设计小车过程中特别注重设计的方法，力求通过对命题的分析得到清晰开阔的设计思路；作品的设计做到有系统性规范性和创新性；设计过程中综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发发明理论方法；采用了MATLAB、PROE等软件辅助设计。 我把小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试。通过每一阶段的深入分析、层层把关，是我们的设计尽可能向最优设计靠拢。 方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成（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、微调机构等六个模块，进行模块化设计。分别针对每一个模块进行多种方案设计，通过综合对比选择出其中的最优的方案组合。我们的方案为：车架采用三角底板式、原动机构采用了锥形轴、传动机构采用齿轮或没有该机构、转向机构采用曲柄连杆+槽轮机构、行走机构采用单轮驱动实现差速、微调机构选用微调螺母螺钉。其中转向机构利用了调心轴承、关节轴承。 技术设计阶段我们先对方案建立数学模型进行理论分析，利用MATLAB分别进行了能耗规律分析、运动学分析、动力学分析以及灵敏度分析。从而得到了小车的具体参数和运动规律。然后应用PROE软件进行了小车实体建模和小车部分运动仿真。在实体建模的基础之上对每一个零件进行了详细的设计，综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等各种因素。 小车使用的零件大多是是标准件、可以购买，同时除部分要求加工精度高的部分需要特殊的加工外，大多数零件都可以通过手工加工出来。对塑料可采用切割。且因为小车受到的力都不大，因此大量采用胶接，这样可简化零件及零件装配。调试过程会通过微调等方式改变小车参数进行试验，在试验的基础上验证小车运动规律，同时确定小车最优的参数。 关键字：无碳小车参数化设计软件辅助设计微调机构灵敏度分析
无碳小车 设计说明
作品设计说明书
摘要 我们把小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试。通过每一阶段的深入分析、层层把关，是我们的设计尽可能向最优设计靠拢。 方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成（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、行走机构五个模块，进行模块化设计。分别针对每一个模块进行多方案设计，通过综合对比选择出最优的方案组合。我们的方案为：车架采用三角底板式、原动机构采用了带轮轴、传动机构采用带轮、转向机构采用凸轮机构、行走机构采用双轮驱动。 技术设计阶段我们先对方案建立数学模型进行理论分析，借助MATLAB分别进行了能运动学分析和动力学分析，进而得出了小车的具体参数，和运动规律y 以及确定凸轮的轮廓曲线；接着应用Solidworks软件进行了小车的实体建模和部分运动仿真。在实体建模的基础上对每一个零件进行了详细的设计，综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等。 小车大多零件是标准件，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。 关键字：无碳小车参数化设计软件辅助设计
目录
小车改进方向 (21)
一绪论 命题主题 根据第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。命题与高校工程训练教学内容相衔接，体现综合性工程能力。命题内容体现“创新设计能力、制造工艺能力、实际操作能力和工程管理能力”四个方面的要求。 小车功能设计要求 给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。该自行小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物（间隔范围在700-1300mm，放置一个直径20mm、长200mm的弹性障碍圆棒）。以小车前行距离的远近、以及避开障碍的多少来综合评定成绩。 给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一用质量为1Kg 的重块（ 50×65 mm，普通碳钢制作）铅垂下降来获得，落差400±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。 要求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。 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。
八字形无碳小车设计
重力势能驱动的“8”字型题目： 自控越障车设计 姓名：赵洋 学号: 201301020060002 专业：机械电子工程 班级：2013级01班 学院：机电工程学院 指导教师：沈学会 完成时间：
毕业设计（论文）诚信声明书 本人声明：本人赵洋（学号：201301020060002 ）所提交的毕业论文《重力势能驱动的“8”字型自控越障车设计》是本人在指导教师沈学会老师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；有关教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。 学生（签字）：时间：年月日 指导教师已阅（签字）：时间：年月日 毕业设计（论文）版权使用授权书 本毕业设计《重力势能驱动的“8”字型自控越障车设计》是本人；赵洋（学号：201301020060002）在校期间所完成学业的一部分，是在指导教师沈学会老师的指导下独立完成的。本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东协和学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 学生（签字）：时间：年月日 指导教师已阅（签字）：时间：年月日
摘要 我的毕业设计题目是“重力势能驱动的“8”字型自控越障车设计”。设计过程中小车的设计方法极其关键，首先论文思路要明确；而在设计过程中，选材、建模以及加工过程中要考虑充分。我借鉴了一些现代发明理论例如对系统、参数的优化设计等；并采用了WINDOWS、MATLAB、PROE等辅助设计软件。 根据方案我将小车的机器构成分为六个部分，进行分步设计。针对每一个部件设计切合的方案，通过筛选对比选出其中最好的方案组合。我的方案最终确定为：选用三角底板式车架、锥形轴原动结构、传动结构选用齿轮或无需该机构、采用槽轮结构及曲柄连杆作为转向机构、行走结构采用单轮驱动实现差速、微调结构采用微调螺母螺钉。 在设计阶段我先建立了模型进行分析，利用TMATLAB对能耗、运动、动力及灵敏度等方面进行了分析。进而获取了一部分有关小车运动的数据。然后用PROE 三维软件模拟小车的实体建模以及模拟小车的部分运动。 根据方案我将小车的机器构成分为六个部分，进行分步设计。针对每一个部件设计切合的方案，对塑料可采用切割，因为小车只是个试验模型，所以部分零件采用了木板、塑料等轻便材料，因为零件大多采用胶水衔接。在调试过程中只需要微调便可改变小车参数，在设计阶段我先建立了模型进行分析，利用TMATLAB 对能耗、运动、动力及灵敏度等方面进行了分析。方便试验的过程中验证小车运动规律，确立小车最优的参数。 关键词：8字型轨迹无碳参数辅助微调机构灵敏度
无碳小车产品设计说明书模板
无碳小车产品设计 说明书 无碳小车产品设计说明书 产品名称: 飞轮驱动式无碳小车 设计团队: 小组成员: 李进、肖衡、谢中成指导老师: 韩传军、任海涛 设计思想: 看到此次竞赛主题, 我团队认为; 能否很好地解决小车的驱动问题和自动转向问题是此次设计成功与否的关键。围绕这个中心, 我们展开了一系列的理论分析与验证, 经过重复比较, 最终确定了我们的设计思路: 飞轮驱动与仿自行车式转向。 驱动方面, 最开始, 我们想到了发条, 认为将重物下落的重力势能
储存在发条中, 在逐渐释放, 能够很好地利用能量。与此同时, 经过研究玩具小车的驱动机构, 我们认为, 能够想办法将发条与弹簧结合起来使用, 经过二者驱动的时间差来达到将重物能量利用最大化的目的。可是, 发条在储能和释放能量时都会消耗能量, 因而能量利用率不高; 而且, 如何让弹簧与发条分时驱动也是一个我们始终无法解决的问题; 而且, 发条在释放能量后还会有阻碍驱动轮转动的问题, 要解决这个问题会将小车结构弄得很复杂, 因而, 我们最终放弃了这种想法。而后, 经过联系农村稻麦收割机的启动实例, 我们想到了利用飞轮驱动, 飞轮驱动结构简单, 而且能够很好地解决发条能量释放后阻止驱动轮转动的问题; 于此同时, 我们也想到了将飞轮与弹簧联合驱动的方案, 这种方案能够将能量尽可能地利用, 而且只要经过传动比让弹簧驱动给后轮的速度大于飞轮能量释放后后轮的速度, 就能让小车平稳前进。可是这个方案依然存在结构复杂并造成能量消耗打的问题，经过综合考虑权衡，我们最终确定飞轮单独驱动小车的方案。 转向方面，我们主要是仿照自行车转向的方案，利用等宽凸轮控制小车自动转向。 工作原理： 主要构件如下图所示，包括储能飞轮、驱动后轮、传动齿轮、”曲柄”圆轮、连杆、转向”摇杆”和转向前轮。
无碳小车设计说明书(一等奖作品)
第二届全国大学生工程训练综合能力 竞赛 无碳小车设计说明书 参赛者：龚雪飞赵鹏飞刘述亮 指导老师：朱政强戴莉莉 2011-1-16
摘要 第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题为“无碳小车”。在设计小车过程中特别注重设计的方法，力求通过对命题的分析得到清晰开阔的设计思路；作品的设计做到有系统性规范性和创新性；设计过程中综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发发明理论方法；采用了MATLAB、PROE等软件辅助设计。 我们把小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试。通过每一阶段的深入分析、层层把关，是我们的设计尽可能向最优设计靠拢。 方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成（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。分别针对每一个模块进行多方案设计，通过综合对比选择出最优的方案组合。我们的方案为：车架采用三角底板式、原动机构采用了锥形轴、传动机构采用齿轮或没有该机构、转向机构采用曲柄连杆、行走机构采用单轮驱动实现差速、微调机构采用微调螺母螺钉。其中转向机构利用了调心轴承、关节轴承。 技术设计阶段我们先对方案建立数学模型进行理论分析，借助MATLAB 分别进行了能耗规律分析、运动学分析、动力学分析、灵敏度分析。进而得出了小车的具体参数，和运动规律。接着应用PROE软件进行了小车的实体建模和部分运动仿真。在实体建模的基础上对每一个零件进行了详细的设计，综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等。 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。对于塑料会采用自制的‘电锯’切割。因为小车受力都不大，因此大量采用胶接，简化零件及零件装配。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。 关键字：无碳小车参数化设计软件辅助设计微调机构灵敏度分析
【好】新无碳小车说明书
第2章工作原理和设计理论推导 1.总体结构 无碳小车模型主要由一个转向轮和两个驱动轮以及几个大小齿轮组成，其中小车中的转向轮，驱动轮，齿轮，支撑块，横杆，木板等如下图所示。 2.整体结构的初步设定尺寸如下 驱动轮直径D=120mm 采用橡胶材料 转向轮直径d=30mm 采用橡胶材料 底板厚度e=5mm 采用木材 3.驱动轴及转向轴上轮子的定位介绍 驱动轮采用橡胶结构，轴嵌入轮中，采用过度配合，由于橡胶的弹性性能好，可以使轴得到纵向及横向的约束。 第3章.无碳小车设计的理路指导
3.1 小车的运动原理以及如何实现正余弦曲线 1.小车的运动原理 重物的牵引带动原动轮轮的转动，原动轮的转动带动齿轮轮，再根据两齿轮之间的齿轮粘合带动驱动轮和齿轮的转动，带动齿轮盘的转动，从而使方向杆左右运动的同时，前后运动，杆的偏转，使得转向轮偏转，根据驱动轮轮和转向轮的合运动，小车就可以按照要求一边行走一边转弯。 梯形原动轮 2.梯形原动轮的原理 1.在起始时原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。 2.起动后，原动轮半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。 3.当物块距小车很近时，原动轮的半径再次变小，绳子的拉力不足以使原动轮匀速转动，但是由于物块的惯性，仍会减速下降， 原动轮的半径变小，总转速比提高，小车缓慢减速，直到停止，物块停止下落，正好接触小车。 初步启动时转矩大约是360N.mm，滚动摩擦力大约为F=320N.mm，小车可以正常起步。 3.2 小车各个尺寸设计的推导：
无碳小车二维示意图 根据题目中赛道宽度2m ，以及每间隔1m ，放置一个直径20mm 、高200mm 的弹性障碍圆棒，以及赛道的大致行走路线（如图四），我组拟定一些实际尺寸的大小以及推导 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图 考虑到要使小车的运动轨迹尽可能沿直线运动,绕过的障碍物越多,但又得考虑要使小车不碰到障碍物,经过我组在各方面的考虑,小车的宽度定为24cm, 底板M 的厚度为5mm ，小车的长度200mm ，而转向轮的直径为30mm,经网上查得,橡皮轮胎与干地面之间的动摩擦因素为0.71。 根据运动轨迹路线，它须偏离直线方向35cm 以及两圆柱障碍物的实际距离为98cm ，我们采用Matlab 软件模拟得E 齿轮半径为10mm ，齿轮盘半径为64mm ，底板厚度为5mm ，轴1和轴2直径为6mm ，方向杆的长度为160mm ，方向杆与齿轮盘的连接点的半径55mm ， B 齿轮的厚度为20mm ，D 齿轮的厚度为17mm ，转向支撑块中孔的宽高大小为3-6mm ，转向轮和驱动轮的宽度为1cm 。 驱向轮所获得的摩擦阻力大约为6N,假定两驱向轮的直径为120mm,则其转矩 cm 35cm 98
无碳小车设计方案
重庆大学工程训练综合能力竞赛 ——无碳小车设计方案
1摘要 本作品是依据竞赛命题主题“无碳小车”，提出一种“无碳”方法，带动小车运行，即给定一定重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转化为机械能并用来驱动小车行走的装置。该小车通过微调装置，能够实现自动走“8”字及直线绕障。此模型最大的特点是通过两个不完全齿轮驱动前轮摆动，进行可调整的周期性摆动，使前轮的摆动节拍具有可调性。本文将对无碳小车的设计过程，功能结构特点等进行详细介绍。并介绍创新点。 2引言 随着社会科技的发展，人们的生活水平的提高，无碳对于人们来说，显得越来越重要，建设无碳社会，使得生活更加的环保，没有任何的污染。节能、环保、方便、经济，是现代社会所提倡的。现在许多发达国家都把无碳技术运用到各个领域，像交通，家具等，这也是我国当今所要求以及努力的方向。针对目前这一现状，我们设计了无碳小车模型，用重力势能转化为机械能提供了一种全新的思路，以便更好的解决以上问题。 3目的 本作品设计的目的是围绕命题主题“无碳小车”，即不利用有碳资源，根据能量转化原理，利用重力势能驱动带动具有方向控制功能的小车模型。这种模型比较轻巧，结构相对的简单，能够成功的将重力势能转化为小车的动能，从而完成小车前行过程中的所有动作。 4工作原理和设计理论推导 4.1总体结构 无碳小车模型的主要机构有驱动机构、转向机构、行走机构及微调机构。主要部件如下图的小车整体模型
4.2设计理念及说明 4.2.1无碳小车模块机构介绍 ◆驱动机构： 本方案采用绳轮作为驱动力转换机构。我们采用了梯形轮使能量转化过程中有更合适的转矩使驱动力适中，不至于小车拐弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。同时做到了到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击，提高了能量利用率。绳轮机构简单，传动效率高，且在针对不同场地导致的所需动力不同的情况，可通过调节绕绳位置来改变转矩，使动力改变，增强适应性。 ◆转向机构： 如图，本方案采用了摇杆加两个完全相同的不完全齿轮，实现可变周期性转向。考虑到摩擦、制造、安装误差的敏感性等因素，我们最终选用了摇杆加不完全齿轮的方案。考虑到适应场地的需求，我们将原来的一个不完全齿轮改为两个，实现了不完全齿角度差的可调性。