無碳小車一等獎匯報及控制改良

1、無碳小車系統(tǒng)分析與結構優(yōu)化無碳小車系統(tǒng)分析與結構優(yōu)化專題專題1：純機械無碳小車：純機械無碳小車專題專題2：電控無碳小車：電控無碳小車 命題的要求與方案的構想？命題的要求與方案的構想？1.以重力勢能驅動的自行小車以重力勢能驅動的自行小車2.具有方向控制功能的自行小車具有方向控制功能的自行小車1.1設計方法設計方法1.2小車進行模塊化設計小車進行模塊化設計1.2-1車架車架(三角底板、骨架式三角底板、骨架式)車架不用承受很大的力，精度要求低?？紤]到重量車架不用承受很大的力，精度要求低?？紤]到重量加工成本等，車架采用木材加工制作成三角底板式。加工成本等，車架采用木材加工制作成三角底板式?？梢酝ㄟ^回收

2、廢木材獲得，易加工。可以通過回收廢木材獲得，易加工。1.2-2原動機構原動機構（繩輪式、鏈條機構、彈簧儲能式）（繩輪式、鏈條機構、彈簧儲能式）1.驅動力適中，不至于小車拐彎時速度過大傾翻，或重塊晃動厲害影響行走。驅動力適中，不至于小車拐彎時速度過大傾翻，或重塊晃動厲害影響行走。2.到達終點前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊。到達終點前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊。3.機構簡單，效率高機構簡單，效率高。1.2-3傳動機構傳動機構（直齒輪、錐齒輪、帶輪直齒輪、錐齒輪、帶輪）1.直接由動力軸驅動輪子和轉向機構，此種方式效率最高、結構最簡單。直接由動力軸驅動輪子

3、和轉向機構，此種方式效率最高、結構最簡單。2.帶輪具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸震等特點但其效率及傳帶輪具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸震等特點但其效率及傳動精度并不高。不適合本小車設計。動精度并不高。不適合本小車設計。3.齒輪具有效率高、結構緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定但價格較高。因此在齒輪具有效率高、結構緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定但價格較高。因此在第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮使用齒輪傳動。第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮使用齒輪傳動。1.2-4轉向機構轉向機構轉向機構是本小車設計的關鍵部分，直接決定著小車的功能。既能減少摩轉向機構是本小車設計的關鍵部分，

4、直接決定著小車的功能。既能減少摩擦耗能，又要帶動轉向輪左右轉動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。擦耗能，又要帶動轉向輪左右轉動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。凸輪凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構件，它運動時，通過高副接觸：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構件，它運動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預期往復運動?？梢允箯膭蛹@得連續(xù)或不連續(xù)的任意預期往復運動。優(yōu)點：只需設計適當?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭蛹玫饺我獾念A期運動，而優(yōu)點：只需設計適當?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到任意的預期運動，而且結構簡單、緊湊、設計方便；缺點：凸輪輪廓加工比較困難。且結構簡單、緊湊、設計方便；缺點：凸輪輪廓加工比較困

5、難。曲柄連桿曲柄連桿+搖桿搖桿：優(yōu)點：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤：優(yōu)點：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度?；?，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度。缺點：一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或運動軌跡，且設計較為缺點：一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或運動軌跡，且設計較為復雜；當給定的運動要求較多或較復雜時，需要的構件數(shù)和運動副數(shù)往往復雜；當給定的運動要求較多或較復雜時，需要的構件數(shù)和運動副數(shù)往往比較多，這樣就使機構結構復雜，工作效率降低。比較多，這樣就使機構結構復雜，工作效率降低。差速轉彎差速轉彎：差速拐是利用兩個偏心輪作

6、為驅動輪，由于兩輪子的角速度：差速拐是利用兩個偏心輪作為驅動輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉動半徑不一樣，從而使兩個輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。小一樣而轉動半徑不一樣，從而使兩個輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。小車通過差速實現(xiàn)拐彎避障。車通過差速實現(xiàn)拐彎避障。1.2-5行走機構行走機構雙輪同步驅動：雙輪同步驅動：必定有輪子會與地面打滑，由于滑動摩擦遠比滾動摩必定有輪子會與地面打滑，由于滑動摩擦遠比滾動摩擦大會損失大量能量，同時小車前進受到過多的約束，無法確定其軌擦大會損失大量能量，同時小車前進受到過多的約束，無法確定其軌跡，不能夠有效避免碰到障礙。跡，不能夠有效避免碰到障礙。雙輪差速驅動：雙輪差

7、速驅動：可以避免雙輪同步驅動出現(xiàn)的問題，可以通過差速器可以避免雙輪同步驅動出現(xiàn)的問題，可以通過差速器或單向軸承來實現(xiàn)差速。差速器涉及到最小能耗原理，能較好的減少或單向軸承來實現(xiàn)差速。差速器涉及到最小能耗原理，能較好的減少摩擦損耗，同時能夠實現(xiàn)滿足要運動。摩擦損耗，同時能夠實現(xiàn)滿足要運動。單輪驅動單輪驅動:即只利用一個輪子作為驅動輪，一個為導向輪，另一個為即只利用一個輪子作為驅動輪，一個為導向輪，另一個為從動輪。就如一輛自行車外加一個車輪一樣。從動輪與驅動輪間的差從動輪。就如一輛自行車外加一個車輪一樣。從動輪與驅動輪間的差速依靠與地面的運動約束確定的。其效率比利用差速器高，但前進速速依靠與地面的

8、運動約束確定的。其效率比利用差速器高，但前進速度不如差速器穩(wěn)定，傳動精度比利用單向軸承高。度不如差速器穩(wěn)定，傳動精度比利用單向軸承高。 1.2-6微調機構微調機構一、由于前面確定了轉向采用曲柄連桿一、由于前面確定了轉向采用曲柄連桿+搖桿方案，由于曲柄連桿機構對搖桿方案，由于曲柄連桿機構對于加工誤差和裝配誤差很敏感，因此就必須加上微調機構，對誤差進行修于加工誤差和裝配誤差很敏感，因此就必須加上微調機構，對誤差進行修正。正。二、是為了調整小車的軌跡（幅值，周期，方向等），使小車走一條最優(yōu)二、是為了調整小車的軌跡（幅值，周期，方向等），使小車走一條最優(yōu)的軌跡。的軌跡。2.1功能的設計功能的設計3.1小車運動仿真分析小車運動仿真分析 專題專題2：電控無碳小車？：電控無碳小車？1.以重力勢能驅動的自行小車以重力勢能驅動的自行小車2.電控裝置：主控電路必須采用帶單片機的電路，電路的設計及制作、檢測元電控裝置：主控電路必須采用帶單片機的電路，電路的設計及制作、檢測元器件、電機（允許用舵機）及驅動電路自行選定。電控裝置所用電源為器件