工程訓(xùn)練大賽無碳小車說明及其計算課件

無碳小車設(shè)計說明

構(gòu)架部分轉(zhuǎn)向部分驅(qū)動部分細節(jié)說明無碳小車設(shè)計說明

1.構(gòu)架部分

小車采用三輪結(jié)構(gòu)（1個轉(zhuǎn)向，2個驅(qū)動）重物落差0.5米物重1kg.1.構(gòu)架部分小車采用三輪結(jié)構(gòu)（1個轉(zhuǎn)向，2個驅(qū)動）2.轉(zhuǎn)向2.轉(zhuǎn)向工程訓(xùn)練大賽無碳小車說明及其計算

轉(zhuǎn)向機構(gòu)與驅(qū)動軸相連小車的轉(zhuǎn)向輪周期性的擺動計算傳動機構(gòu)，使小車行使200厘米時，轉(zhuǎn)向輪擺動一個周期。確定連桿在轉(zhuǎn)盤有位置，盡量減小轉(zhuǎn)向輪的擺動角度，從而使小車先驅(qū)的實際距離變大。確定初始位置與擺輪角度的關(guān)系。轉(zhuǎn)向機構(gòu)與驅(qū)動軸相連工程訓(xùn)練大賽無碳小車說明及其計算3．驅(qū)動

原理：繩拉力為動力。將物塊下落的勢能盡可能多的轉(zhuǎn)換為小車的動能，進而克服阻力做功。物塊在下落的過程中不可避免的要與小車發(fā)生碰撞，碰撞過程必然要有能量損失，所以要解決的問題：1下降過程中，盡可能的降低下落的速度；2在將要下降到小車時，改變轉(zhuǎn)速比，使物塊減速下落，進一步減少碰撞損耗。

3．驅(qū)動原理：繩拉力為動力。將物塊下落的勢能盡可能多的轉(zhuǎn)換解決方案

一、小車的勻速運動過程

傳輸功率=轉(zhuǎn)矩X角速度，通過一系列的齒輪，帶輪，轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)速比，使作用在后輪的轉(zhuǎn)矩和阻尼轉(zhuǎn)矩平衡，物塊低速勻速下落。在后輪轉(zhuǎn)軸上安放多個不同半徑的帶輪，微調(diào)轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)不同的環(huán)境下阻力的不同。制作多套后輪，微調(diào)轉(zhuǎn)矩。改變后輪時，也要相應(yīng)的改變轉(zhuǎn)向傳動輪的大小，同時保持車身水平，適當(dāng)調(diào)整前輪轉(zhuǎn)軸的長度。（現(xiàn)場可實現(xiàn)）解決方案

一、小車的勻速運動過程

二、小車的起始和結(jié)束過程梯形原動輪的設(shè)計實現(xiàn)小車的起動和物塊的從低速到減速下落。減小因碰撞而損失的能量。二、小車的起始和結(jié)束過程梯形原動輪的設(shè)計實現(xiàn)小車的起動和物塊梯形原動輪梯形原動輪工程訓(xùn)練大賽無碳小車說明及其計算1.在起始時原動輪的轉(zhuǎn)動半徑較大，起動轉(zhuǎn)矩大，有利起動。2.起動后，原動輪半徑變小，轉(zhuǎn)速提高，轉(zhuǎn)矩變小，和阻力平衡后小車勻速運動。3.當(dāng)物塊距小車很近時，原動輪的半徑再次變小，繩子的拉力不足以使原動輪勻速轉(zhuǎn)動，但是由于物塊的慣性，仍會減速下降，原動輪的半徑變小，總轉(zhuǎn)速比提高，小車緩慢減速，直到停止，物塊停止下落，正好接觸小車。1.在起始時原動輪的轉(zhuǎn)動半徑較大，起動轉(zhuǎn)矩大，有利起動。

在整個過程中，重力勢能完全轉(zhuǎn)換為小車運動過程的損耗。使小車行進的更遠.在整個過程中，重力勢能完全轉(zhuǎn)換為小車運動過程的損耗。使小車4．細節(jié)設(shè)計車身車輪軸承以減小小車重力和阻力為目的

4．細節(jié)設(shè)計車身一.命題二.設(shè)計要求三.制作要求四.比賽要求計算分析六.結(jié)構(gòu)分析一.命題主題：無碳小車（三輪）考核內(nèi)容：設(shè)計、工藝、成本分析、工程管理。作品內(nèi)容：1.“無碳小車”實物作品；

2.加工制作及組裝過程的視頻錄像（10分鐘）；

3.帶有徽標(biāo)的載荷質(zhì)量塊（徽標(biāo)說明）；

4.作品的設(shè)計說明書（word、.ppt文稿）；

5.工程管理方案、加工工藝方案、成本分析方案。等一、命題主題：無碳小車（三輪）一、命題1.驅(qū)動力：重力勢能，1kg（Q235，Φ50mm*65mm

），落差高500mm；不準(zhǔn)使用任何其它的能量形式2.車結(jié)構(gòu)：三輪，1輪導(dǎo)向，2輪驅(qū)動；3.轉(zhuǎn)向輪：最大外徑≥Φ30mm；4.配載荷：不小于400g、外型Φ60mm*20mm；小車其它具體結(jié)構(gòu)和材料選用不作要求。二、設(shè)計要求1.驅(qū)動力：重力勢能，1kg（Q235，Φ50mm*65m1.校內(nèi)制作：自主制作全部零件。2.比賽現(xiàn)場制作：（進入第二競賽環(huán)節(jié)后）小車轉(zhuǎn)向輪（1）計算機三維造型；（2）加工制作，方法可包括：快速成型機制作、機床加工、鉗工方法等；（3）組裝調(diào)試。三、制作要求1.校內(nèi)制作：自主制作全部零件。三、制作要求預(yù)賽：在指定賽道，比賽繞過障礙多少和行走距離。文件原文——四、比賽要求預(yù)賽：四、比賽要求集中參賽：（與預(yù)賽的時間、地點關(guān)系？）四、比賽要求集中參賽：（與預(yù)賽的時間、地點關(guān)系？）四、比賽要求集中參賽：（與預(yù)賽的時間、地點關(guān)系？）四、比賽要求集中參賽：（與預(yù)賽的時間、地點關(guān)系？）四、比賽要求總成績：四、比賽要求總成績：四、比賽要求五、計算分析力分析——小車質(zhì)量P0，重力P0g=地面支反力N0小車驅(qū)動力矩M=等效力偶F0×D/2

（小車驅(qū)動力）F0=2M/D

M由G獲取例如：M=G×Φ/2=F0×D/2（暫不計效率）

此時

F0=G×Φ/DG=1kgGΦ五、計算分析力分析——G=1kgGΦ五、計算分析力約束——（克服運行阻力的最小值和不打滑的最大值）克服運行阻力：車體運行阻力包括慣性阻力和靜阻力慣性阻力（N）=P0

×a(小車啟動加速度)靜阻力一般包括基本阻力、彎道阻力、坡道阻力、氣流阻力等

基本阻力(N)=P0

gw式中：g重力加速度；w

運行阻力系數(shù)，實驗得出經(jīng)驗數(shù)據(jù)，約0.01。

F0

＞

P0

(a+

gw

)（注意，命題中沒有運行時間要求）地面對小車摩擦阻力Ff

，

Ff

=P0g×f（摩擦系數(shù)）不打滑條件F0

＜Ff

=P0g×fG=1kg五、計算分析力約束——G=1kg五、計算分析做功分析——設(shè)：S為小車行走距離，mm，η為小車總效率，

F0×S=G×500mm×η

則：S=G×500mm×η/F0

前面防滑計算得出：F0

＜Ff

=P0g×f可見：為了增大小車行走距離，為了避免能量損失不打滑，在保證能夠驅(qū)動小車行走的前提下，

F0

越小越好。

F0=G×Φ/D

G=1kgGΦ五、計算分析做功分析——G=1kgGΦ五、計算分析效率分析——小車總效率η

，包括機械傳動效率；能量轉(zhuǎn)換效率等部分機械傳動效率見右表能量轉(zhuǎn)換過程中的效率損失練習(xí)查找資料五、計算分析效率分析——六、結(jié)構(gòu)分析主要考慮：能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車體結(jié)構(gòu)；不主張遙控。

重力勢能轉(zhuǎn)換為動能動能和勢能總稱為機械能，包括：（1）動能：物體由于運動而具有的能，叫做動能，動能的標(biāo)志是運動。（2）重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能，重力勢能的標(biāo)志是舉高。（3）彈性勢能：物體由于發(fā)生了彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能，彈性勢能的標(biāo)志是彈性形變。轉(zhuǎn)化方法很多，如：直接轉(zhuǎn)化——重力勢能帶動輪軸轉(zhuǎn)動；間接轉(zhuǎn)化——重力勢能其它能量帶動輪軸轉(zhuǎn)動蓄能——重力勢能各種蓄能裝置帶動輪軸轉(zhuǎn)動；但是注意：為減少能量損失，轉(zhuǎn)化步驟越少越好能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)六、結(jié)構(gòu)分析主要考慮：能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車體六、結(jié)構(gòu)分析主要考慮：能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車體結(jié)構(gòu)；包括：齒輪傳動機構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、繩傳動機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、氣動裝置、液動裝置、電動裝置等等但是注意：為減少效率損失，傳動步驟越少越好傳動機構(gòu)六、結(jié)構(gòu)分析主要考慮：能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車體六、結(jié)構(gòu)分析主要考慮：能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車體結(jié)構(gòu)；非常多，而且繁雜。注意：命題中是單輪導(dǎo)向，不要拘泥于資料文獻的各種框框，要講究突破思維定勢、小巧靈活。能夠完成單軸擺動即可。轉(zhuǎn)向機構(gòu)六、結(jié)構(gòu)分析主要考慮：能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車體六、結(jié)構(gòu)分析主要考慮：能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車體結(jié)構(gòu)；八仙過海各顯神通注意：

1.體積不要過大，.重量要輕；

2.重心要低；

3.輪距適中，注意保持穩(wěn)定性；

4.根據(jù)“神?！苯Y(jié)構(gòu)，可不必使用差速器；車體結(jié)構(gòu)六、結(jié)構(gòu)分析主要考慮：能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車體v1v322H45差速器2Lv1v3Pω13rv1v322H45差速器2Lv1v3Pω13r謝謝大家謝謝大家無碳小車設(shè)計說明

構(gòu)架部分轉(zhuǎn)向部分驅(qū)動部分細節(jié)說明無碳小車設(shè)計說明

1.構(gòu)架部分

小車采用三輪結(jié)構(gòu)（1個轉(zhuǎn)向，2個驅(qū)動）重物落差0.5米物重1kg.1.構(gòu)架部分小車采用三輪結(jié)構(gòu)（1個轉(zhuǎn)向，2個驅(qū)動）2.轉(zhuǎn)向2.轉(zhuǎn)向工程訓(xùn)練大賽無碳小車說明及其計算

轉(zhuǎn)向機構(gòu)與驅(qū)動軸相連小車的轉(zhuǎn)向輪周期性的擺動計算傳動機構(gòu)，使小車行使200厘米時，轉(zhuǎn)向輪擺動一個周期。確定連桿在轉(zhuǎn)盤有位置，盡量減小轉(zhuǎn)向輪的擺動角度，從而使小車先驅(qū)的實際距離變大。確定初始位置與擺輪角度的關(guān)系。轉(zhuǎn)向機構(gòu)與驅(qū)動軸相連工程訓(xùn)練大賽無碳小車說明及其計算3．驅(qū)動

原理：繩拉力為動力。將物塊下落的勢能盡可能多的轉(zhuǎn)換為小車的動能，進而克服阻力做功。物塊在下落的過程中不可避免的要與小車發(fā)生碰撞，碰撞過程必然要有能量損失，所以要解決的問題：1下降過程中，盡可能的降低下落的速度；2在將要下降到小車時，改變轉(zhuǎn)速比，使物塊減速下落，進一步減少碰撞損耗。

3．驅(qū)動原理：繩拉力為動力。將物塊下落的勢能盡可能多的轉(zhuǎn)換解決方案

一、小車的勻速運動過程

傳輸功率=轉(zhuǎn)矩X角速度，通過一系列的齒輪，帶輪，轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)速比，使作用在后輪的轉(zhuǎn)矩和阻尼轉(zhuǎn)矩平衡，物塊低速勻速下落。在后輪轉(zhuǎn)軸上安放多個不同半徑的帶輪，微調(diào)轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)不同的環(huán)境下阻力的不同。制作多套后輪，微調(diào)轉(zhuǎn)矩。改變后輪時，也要相應(yīng)的改變轉(zhuǎn)向傳動輪的大小，同時保持車身水平，適當(dāng)調(diào)整前輪轉(zhuǎn)軸的長度。（現(xiàn)場可實現(xiàn)）解決方案

一、小車的勻速運動過程

二、小車的起始和結(jié)束過程梯形原動輪的設(shè)計實現(xiàn)小車的起動和物塊的從低速到減速下落。減小因碰撞而損失的能量。二、小車的起始和結(jié)束過程梯形原動輪的設(shè)計實現(xiàn)小車的起動和物塊梯形原動輪梯形原動輪工程訓(xùn)練大賽無碳小車說明及其計算1.在起始時原動輪的轉(zhuǎn)動半徑較大，起動轉(zhuǎn)矩大，有利起動。2.起動后，原動輪半徑變小，轉(zhuǎn)速提高，轉(zhuǎn)矩變小，和阻力平衡后小車勻速運動。3.當(dāng)物塊距小車很近時，原動輪的半徑再次變小，繩子的拉力不足以使原動輪勻速轉(zhuǎn)動，但是由于物塊的慣性，仍會減速下降，原動輪的半徑變小，總轉(zhuǎn)速比提高，小車緩慢減速，直到停止，物塊停止下落，正好接觸小車。1.在起始時原動輪的轉(zhuǎn)動半徑較大，起動轉(zhuǎn)矩大，有利起動。

在整個過程中，重力勢能完全轉(zhuǎn)換為小車運動過程的損耗。使小車行進的更遠.在整個過程中，重力勢能完全轉(zhuǎn)換為小車運動過程的損耗。使小車4．細節(jié)設(shè)計車身車輪軸承以減小小車重力和阻力為目的

4．細節(jié)設(shè)計車身一.命題二.設(shè)計要求三.制作要求四.比賽要求計算分析六.結(jié)構(gòu)分析一.命題主題：無碳小車（三輪）考核內(nèi)容：設(shè)計、工藝、成本分析、工程管理。作品內(nèi)容：1.“無碳小車”實物作品；

2.加工制作及組裝過程的視頻錄像（10分鐘）；

3.帶有徽標(biāo)的載荷質(zhì)量塊（徽標(biāo)說明）；

4.作品的設(shè)計說明書（word、.ppt文稿）；

5.工程管理方案、加工工藝方案、成本分析方案。等一、命題主題：無碳小車（三輪）一、命題1.驅(qū)動力：重力勢能，1kg（Q235，Φ50mm*65mm

），落差高500mm；不準(zhǔn)使用任何其它的能量形式2.車結(jié)構(gòu)：三輪，1輪導(dǎo)向，2輪驅(qū)動；3.轉(zhuǎn)向輪：最大外徑≥Φ30mm；4.配載荷：不小于400g、外型Φ60mm*20mm；小車其它具體結(jié)構(gòu)和材料選用不作要求。二、設(shè)計要求1.驅(qū)動力：重力勢能，1kg（Q235，Φ50mm*65m1.校內(nèi)制作：自主制作全部零件。2.比賽現(xiàn)場制作：（進入第二競賽環(huán)節(jié)后）小車轉(zhuǎn)向輪（1）計算機三維造型；（2）加工制作，方法可包括：快速成型機制作、機床加工、鉗工方法等；（3）組裝調(diào)試。三、制作要求1.校內(nèi)制作：自主制作全部零件。三、制作要求預(yù)賽：在指定賽道，比賽繞過障礙多少和行走距離。文件原文——四、比賽要求預(yù)賽：四、比賽要求集中參賽：（與預(yù)賽的時間、地點關(guān)系？）四、比賽要求集中參賽：（與預(yù)賽的時間、地點關(guān)系？）四、比賽要求集中參賽：（與預(yù)賽的時間、地點關(guān)系？）四、比賽要求集中參賽：（與預(yù)賽的時間、地點關(guān)系？）四、比賽要求總成績：四、比賽要求總成績：四、比賽要求五、計算分析力分析——小車質(zhì)量P0，重力P0g=地面支反力N0小車驅(qū)動力矩M=等效力偶F0×D/2

（小車驅(qū)動力）F0=2M/D

M由G獲取例如：M=G×Φ/2=F0×D/2（暫不計效率）

此時

F0=G×Φ/DG=1kgGΦ五、計算分析力分析——G=1kgGΦ五、計算分析力約束——（克服運行阻力的最小值和不打滑的最大值）克服運行阻力：車體運行阻力包括慣性阻力和靜阻力慣性阻力（N）=P0

×a(小車啟動加速度)靜阻力一般包括基本阻力、彎道阻力、坡道阻力、氣流阻力等

基本阻力(N)=P0

gw式中：g重力加速度；w

運行阻力系數(shù)，實驗得出經(jīng)驗數(shù)據(jù)，約0.01。

F0

＞

P0

(a+

gw

)（注意，命題中沒有運行時間要求）地面對小車摩擦阻力Ff

，

Ff

=P0g×f（摩擦系數(shù)）不打滑條件F0

＜Ff

=P0g×fG=1kg五、計算分析力約束——G=1kg五、計算分析做功分析——設(shè)：S為小車行走距離，mm，η為小車總效率，

F0×S=G×500mm×η

則：S=G×500mm×η/F0

前面防滑計算得出：F0

＜Ff

=P0g×f可見：為了增大小車行走距離，為了避免能量損失不打滑，在保證能夠驅(qū)動小車行走的前提下，

F0

越小越好。

F0=G×Φ/D

G=1kgGΦ五、計算分析做功分析——G=1kgGΦ五、計算分析效率分析——小車總效率η

，包括機械傳動效率；能量轉(zhuǎn)換效率等部分機械傳動效率見右表能量轉(zhuǎn)換過程中的效率損失練習(xí)查找資料五、計算分析效率分析——六、結(jié)構(gòu)分析主要考慮：能量轉(zhuǎn)化機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車體結(jié)構(gòu)；不主張遙控。

重力勢能轉(zhuǎn)換為動能動能和勢能總稱為機械能，包括：（1）動能