無(wú)碳小車-培訓(xùn)課件

第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽

培訓(xùn)講座

第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽

培訓(xùn)講座1第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介

第3章“無(wú)碳小車”相關(guān)機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

第4章“無(wú)碳小車”相關(guān)零部件設(shè)計(jì)和選用

第5章“無(wú)碳小車”的安裝和調(diào)試

第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)

第7章歷屆參賽作品簡(jiǎn)介和演示

第8章“無(wú)碳小車”比賽的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和主要要求目錄第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介

第2章“2§1.1競(jìng)賽實(shí)施方案

§1.2競(jìng)賽命題及規(guī)則

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介§1.1競(jìng)賽實(shí)施方案

§1.2競(jìng)賽命題及規(guī)則第1章3§1.1競(jìng)賽實(shí)施方案第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介一、競(jìng)賽宗旨二、參賽對(duì)象與要求三、競(jìng)賽目的與意義四、竟賽組織形式五、競(jìng)賽時(shí)間與日程六、競(jìng)賽場(chǎng)地與設(shè)施七、競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置八、競(jìng)賽秘書(shū)處聯(lián)系電話§1.1競(jìng)賽實(shí)施方案第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜4全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽是公益性的大學(xué)生科技創(chuàng)新競(jìng)技活動(dòng)，是教育部、財(cái)政部資助的大學(xué)生競(jìng)賽項(xiàng)目，是有較大影響力的國(guó)家級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新競(jìng)賽，目的是加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)，提高本科教育水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。為開(kāi)辦此項(xiàng)競(jìng)賽，經(jīng)教育部高教司批準(zhǔn)，專門(mén)成立了全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽組織委員會(huì)和專家委員會(huì)。競(jìng)賽組委會(huì)秘書(shū)處設(shè)在大連理工大學(xué)。

第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽由教育部高教司主辦，大連理工大學(xué)承辦。一、競(jìng)賽宗旨

“競(jìng)賽為人才培養(yǎng)服務(wù)，競(jìng)賽為教育質(zhì)量助力，競(jìng)賽為創(chuàng)新教育引路”第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽是公益性的大學(xué)生科技創(chuàng)5三、競(jìng)賽目的與意義

競(jìng)賽的目的在于激發(fā)大學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究與探索的興趣，加強(qiáng)大學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和合作精神的培養(yǎng)。

競(jìng)賽內(nèi)容與高校工程訓(xùn)練教學(xué)相銜接，綜合體現(xiàn)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、制造工藝能力、實(shí)際動(dòng)手能力、工程管理能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。二、參賽對(duì)象與要求

全國(guó)高校在校全日制本科學(xué)生，無(wú)專業(yè)限制。要求以組隊(duì)的形式通過(guò)所在學(xué)校報(bào)名參賽；參賽隊(duì)的領(lǐng)隊(duì)和指導(dǎo)教師總數(shù)不超過(guò)2人，參賽學(xué)生不超過(guò)3人。參賽作品的設(shè)計(jì)及制作統(tǒng)一按照競(jìng)賽秘書(shū)處發(fā)布的命題及其規(guī)則進(jìn)行。第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介三、競(jìng)賽目的與意義

競(jìng)賽的目的在于激發(fā)大學(xué)生進(jìn)行科6四、竟賽組織形式

本競(jìng)賽實(shí)行校、?。ɑ蚨嗍÷?lián)合形成的區(qū)域）、全國(guó)三級(jí)競(jìng)賽制度。

本屆國(guó)賽設(shè)有2個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目，各省級(jí)或區(qū)域賽區(qū)，根據(jù)省級(jí)或區(qū)域競(jìng)賽的成績(jī)，按照擇優(yōu)原則，對(duì)應(yīng)每個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目可推薦不超過(guò)2支參賽隊(duì)。每校參加同一個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目的參賽隊(duì)只能有1支。

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介四、竟賽組織形式第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)7五、競(jìng)賽時(shí)間與日程

省級(jí)競(jìng)賽或區(qū)域競(jìng)賽要求在2013年3月20日之前完成。全國(guó)決賽初定在2013年6月份舉行。具體日程：

2013年6月7日（周五）：全天報(bào)到；裁判工作會(huì)議；兩委會(huì)工作會(huì)議；領(lǐng)隊(duì)會(huì)議

2013年6月8日（周六）：開(kāi)幕式；第一階段競(jìng)賽（場(chǎng)上車賽）；報(bào)告評(píng)審

2013年6月9日（周日）：第二階段競(jìng)賽（加工制作、裝調(diào)，場(chǎng)上賽車）；閉幕式。第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介五、競(jìng)賽時(shí)間與日程第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能8六、競(jìng)賽場(chǎng)地與設(shè)施

主場(chǎng)地一：大連理工大學(xué)劉長(zhǎng)春體育館中心館主場(chǎng)地二：大連理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心主場(chǎng)地一為車賽場(chǎng)地，2300平米，地面為國(guó)際室內(nèi)球類競(jìng)賽用標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合木地板：主場(chǎng)地二為加工制作裝調(diào)競(jìng)賽場(chǎng)地，配有普車、普銑、數(shù)車、數(shù)銑和快速成型等比賽用機(jī)床，配有鉗工工作臺(tái)和鉆床等設(shè)施設(shè)備。加工競(jìng)賽需要的通用工卡量具由參賽隊(duì)自帶。第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介六、競(jìng)賽場(chǎng)地與設(shè)施第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力9七、競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置

全國(guó)競(jìng)賽設(shè)一、二、三等獎(jiǎng)及優(yōu)秀獎(jiǎng)、優(yōu)秀組織獎(jiǎng)、優(yōu)秀指導(dǎo)教師等獎(jiǎng)項(xiàng)。一、二等獎(jiǎng)比例分別為25％和35％，由競(jìng)賽組委會(huì)向獲獎(jiǎng)的參賽隊(duì)和參賽選手、指導(dǎo)教師頒發(fā)獲獎(jiǎng)證書(shū)。省級(jí)競(jìng)賽的獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置由省級(jí)競(jìng)賽組委會(huì)參照全國(guó)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置方式自行決定。

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介七、競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力10第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介11§1.2競(jìng)賽命題及規(guī)則第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介一、本屆競(jìng)賽主題二、本屆競(jìng)賽命題三、本屆競(jìng)賽項(xiàng)目四、獎(jiǎng)項(xiàng)分配§1.2競(jìng)賽命題及規(guī)則第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)12一、本屆競(jìng)賽主題“無(wú)碳小車越障競(jìng)賽”要求經(jīng)過(guò)一定的前期準(zhǔn)備后，在比賽現(xiàn)場(chǎng)完成一套符合本命題要求的可運(yùn)行裝置，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性運(yùn)行考核。每個(gè)參賽作品要提交相關(guān)的設(shè)計(jì)、工藝、成本分析和工程管理4項(xiàng)報(bào)告。

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介一、本屆競(jìng)賽主題第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)13

“以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車”

設(shè)計(jì)一種小車，驅(qū)動(dòng)其行走及轉(zhuǎn)向的能量是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理由給定重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換而來(lái)。給定重力勢(shì)能為4焦耳(取g=10m/s2)，競(jìng)賽時(shí)統(tǒng)一用質(zhì)量為1Kg的重塊（普通碳鋼￠50×65mm）鉛垂下降來(lái)獲得，落差400±2mm，重塊落下后，須被小車承載并同小車一起運(yùn)動(dòng)，不允許從小車上掉落。下圖為小車示意圖。另外，要求小車為三輪結(jié)構(gòu)，小車轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競(jìng)賽場(chǎng)地。二、本屆競(jìng)賽命題第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介“以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車14之所以叫“無(wú)碳小車”，是因?yàn)椴荒芤揽咳魏闻c碳相關(guān)的能源來(lái)驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)，例如電能、燃料等。唯一可以利用的就是一個(gè)質(zhì)量為1Kg、落差為400mm的普通碳鋼重塊鉛垂落下時(shí)所具有的重力勢(shì)能。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理將它轉(zhuǎn)換為小車前進(jìn)的動(dòng)能，讓小車動(dòng)起來(lái)。二、本屆競(jìng)賽命題第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介之所以叫“無(wú)碳小車”，是因?yàn)椴荒芤揽咳魏闻c碳相關(guān)的15競(jìng)賽項(xiàng)目I：繞障自行小車（S字型）

三、本屆競(jìng)賽項(xiàng)目第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介競(jìng)賽項(xiàng)目I：繞障自行小車（S字型）三、本屆競(jìng)賽項(xiàng)目第116第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介競(jìng)賽項(xiàng)目Ⅱ：繞障自行小車（8字型）

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介競(jìng)賽項(xiàng)目Ⅱ17四、獎(jiǎng)項(xiàng)分配

1.“競(jìng)賽項(xiàng)目I”獎(jiǎng)項(xiàng)分配：

按“競(jìng)賽項(xiàng)目I”參賽隊(duì)數(shù)的30%獲得一等獎(jiǎng)，隨后的40%獲得二等獎(jiǎng)，其余獲得三等獎(jiǎng)或優(yōu)秀獎(jiǎng)，中途放棄比賽者無(wú)獎(jiǎng)。一等獎(jiǎng)在I-A組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIA由多到少排名，相同者并列；按所需一等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)一等獎(jiǎng)，I-A組剩余隊(duì)伍頒發(fā)二等獎(jiǎng)。其余二等獎(jiǎng)名額在I-B組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIB由多到少排名，相同者并列；按所余二等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)二等獎(jiǎng)，I-B組剩余隊(duì)伍視具體情況頒發(fā)三等獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)或無(wú)獎(jiǎng)。第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介四、獎(jiǎng)項(xiàng)分配第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)182.“競(jìng)賽項(xiàng)目Ⅱ”獎(jiǎng)項(xiàng)分配：

按“競(jìng)賽項(xiàng)目II”參賽隊(duì)數(shù)的30%獲得一等獎(jiǎng)，隨后的50%獲得二等獎(jiǎng)，其余獲得三等獎(jiǎng)或優(yōu)秀獎(jiǎng)，中途放棄比賽者無(wú)獎(jiǎng)。一等獎(jiǎng)在II-A組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIIA由多到少排名，相同者并列；按所需一等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)一等獎(jiǎng)，II-A組剩余隊(duì)伍頒發(fā)二等獎(jiǎng)。其余二等獎(jiǎng)名額在II-B組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIIB由多到少排名，相同者并列；按所余二等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)二等獎(jiǎng)，II-B組剩余隊(duì)伍視具體情況頒發(fā)三等獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)或無(wú)獎(jiǎng)。

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介2.“競(jìng)賽項(xiàng)目Ⅱ”獎(jiǎng)項(xiàng)分配：第1章第三屆全國(guó)19§2.1“無(wú)碳小車”功能分析

§2.2“無(wú)碳小車”方案設(shè)計(jì)

§2.3“無(wú)碳小車”工作原理

§2.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成

§2.5“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)理念

§2.6“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)方法

§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.1“無(wú)碳小車”功能分析

§2.2“無(wú)碳小車”方案設(shè)20§2.1“無(wú)碳小車”

功能分析第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，我們首先要做的是對(duì)功能需求進(jìn)行仔細(xì)、認(rèn)真、透徹地分析，并盡可能的將產(chǎn)品的功能模塊化，然后對(duì)每個(gè)模塊用相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，最后再通過(guò)一些零部件將這些獨(dú)立的機(jī)構(gòu)連接成一個(gè)整體，這樣就完成了一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)?！?.1“無(wú)碳小車”功能分析第2章“無(wú)碳小車”工作21第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介無(wú)碳自行小車驅(qū)動(dòng)自身行走自動(dòng)避障要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將重塊的重力勢(shì)能高效率地轉(zhuǎn)換為小車前行的動(dòng)能自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要讓小車周期性地轉(zhuǎn)向，精確地實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡，以盡可能多的避開(kāi)障礙物重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介無(wú)碳自行小車驅(qū)動(dòng)22§2.2“無(wú)碳小車”

方案設(shè)計(jì)第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介通過(guò)對(duì)小車的功能分析小車需要完成重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)自身行走、自動(dòng)避開(kāi)障礙物三個(gè)功能。為了方便設(shè)計(jì)可根據(jù)小車所要完成的功能將小車劃分為五個(gè)部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)（車架、原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、微調(diào)機(jī)構(gòu)）。為了得到令人滿意方案，采用擴(kuò)展性思維設(shè)計(jì)每一個(gè)模塊，尋求多種可行的方案和構(gòu)思。下面為我們?cè)O(shè)計(jì)圖框。§2.2“無(wú)碳小車”方案設(shè)計(jì)第2章“無(wú)碳小車”工作23無(wú)碳小車-培訓(xùn)24§2.3“無(wú)碳小車”工作原理第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.3“無(wú)碳小車”工作原理第2章“無(wú)碳小車”工作原25第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介26第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介27第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介28§2.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介

“無(wú)碳小車”通常主要由車體、能量轉(zhuǎn)換、傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向等部分組成。其中傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向部分主要通過(guò)相關(guān)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其機(jī)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)和相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)是整體小車設(shè)計(jì)性能好壞的關(guān)鍵。

注意：因?yàn)槟芰坑邢蓿覀儜?yīng)盡可能簡(jiǎn)化小車的設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)越復(fù)雜、越多，小車的效率就會(huì)越低，所以越簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)越能將勢(shì)能高效的利用?！?.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成第2章“無(wú)碳小車”工作29§2.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介一、“無(wú)碳小車”的車體

二、“無(wú)碳小車”的能量轉(zhuǎn)換部分四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分六、“無(wú)碳小車”的微調(diào)部分§2.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成第2章“無(wú)碳小車”工作30一、“無(wú)碳小車”的車體

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介

注意：

1.體積不要過(guò)大，重量要輕；

2.重心要低；

3.輪距適中，注意保持穩(wěn)定性；

4.可不必使用差速器。

“無(wú)碳小車”車架結(jié)構(gòu)主要有三角底板式和骨架式，其可使用快速成型或焊制，可使用木材、鋁板等。車輪可采用木質(zhì)板、塑料、有機(jī)玻璃等制作。一、“無(wú)碳小車”的車體第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其31一、“無(wú)碳小車”的車體

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介影響車體的平衡主要因素：（1）底板作為最重要的支承件，是其他支承件連接的基礎(chǔ)，由于所承載的負(fù)荷比較小，選用厚度較薄、密度較小的板料，為避免薄壁振動(dòng)，減少能量損耗，薄壁面積較小。（2）小車的重塊在車上重物支撐桿上方開(kāi)始下落，距離車底板上面約400mm多。而小車為了節(jié)省能量及避障性好，車底板一般又不能選得面積太大，兩后輪距不能太大，限制底板的寬度不能大。一、“無(wú)碳小車”的車體第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其32一、“無(wú)碳小車”的車體

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介（3）整個(gè)小車就是一個(gè)立式的結(jié)構(gòu)，小車運(yùn)行起來(lái)按避障要求左右轉(zhuǎn)向，牽引繩帶動(dòng)重塊在重力的作用下將大幅擺動(dòng)，導(dǎo)致小車傾覆不能行走。因此，要限制重塊在小車運(yùn)行中的擺動(dòng)，達(dá)到車體運(yùn)行中良好的平衡。（4）可通過(guò)降低小車底板距離地面的高度來(lái)降低整車的重心，達(dá)到良好的動(dòng)態(tài)平衡。（5）整個(gè)車包括重塊的重心最好應(yīng)居于小車三個(gè)輪構(gòu)成的三角形的形心上，保證小車的平穩(wěn)運(yùn)行。一、“無(wú)碳小車”的車體第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其33二、“無(wú)碳小車”的能量轉(zhuǎn)換部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介如何將重塊的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動(dòng)車輛持續(xù)行駛的動(dòng)能是小車設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。其轉(zhuǎn)化方法很多如（繩輪式、彈簧儲(chǔ)能式、鏈輪式，就效率和簡(jiǎn)潔性來(lái)看繩輪最優(yōu)）：

直接轉(zhuǎn)化——重力勢(shì)能帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

間接轉(zhuǎn)化——重力勢(shì)能其它能量帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)

蓄能——重力勢(shì)能各種蓄能裝置帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)

但是注意：為減少能量損失，轉(zhuǎn)化步驟越少越好二、“無(wú)碳小車”的能量轉(zhuǎn)換部分第2章“無(wú)碳小車”工作原34輸出驅(qū)動(dòng)力可調(diào)的繩輪式機(jī)構(gòu)

可以通過(guò)改變繩子繞在繩輪上不同位置來(lái)改變其輸出的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸帶輪三角支架定滑輪重物塊細(xì)繩輸出驅(qū)動(dòng)力可調(diào)的繩輪式機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)軸帶輪三角支架定滑輪重物塊細(xì)35無(wú)碳小車對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求：1.驅(qū)動(dòng)力適中，不至于小車拐彎時(shí)速度過(guò)大傾翻，或重塊晃動(dòng)厲害影響行走。2.到達(dá)終點(diǎn)前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對(duì)小車過(guò)大的沖擊。3.重塊的動(dòng)能盡可能的轉(zhuǎn)化到驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)上，如果重塊豎直方向的速度較大，重塊本身還有較多動(dòng)能未釋放，能量利用率不高。4.由于不同的場(chǎng)地對(duì)輪子的摩擦可能不一樣，在不同的場(chǎng)地小車需要的動(dòng)力也不一樣。在調(diào)試時(shí)也不知道多大的驅(qū)動(dòng)力恰到好處。因此需能根據(jù)不同的要求調(diào)整其驅(qū)動(dòng)力。5.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高。

無(wú)碳小車對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求：36三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介考慮到啟動(dòng)時(shí)，需要的力矩大，而在小車行駛的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)有慣性，需要的力矩小。因此，設(shè)計(jì)滾筒結(jié)構(gòu)時(shí)要加以考慮。驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)分為：?jiǎn)屋嗱?qū)動(dòng)和雙輪驅(qū)動(dòng)。三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及37三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)外兩側(cè)車輪繞同一中心旋轉(zhuǎn)，故在同一時(shí)間內(nèi)，外側(cè)車輪行駛過(guò)的曲線距離顯然大于內(nèi)側(cè)車輪，若兩側(cè)車輪固定于同一剛性轉(zhuǎn)軸上，以同一角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則外側(cè)車輪必然發(fā)生邊滾動(dòng)邊滑移，而內(nèi)側(cè)車輪卻會(huì)邊滾動(dòng)邊滑轉(zhuǎn)。對(duì)于三輪結(jié)構(gòu)，單輪轉(zhuǎn)向，雙輪驅(qū)動(dòng)的小車在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的這種附加在純滾動(dòng)上的滑動(dòng)，必然使小車的軌跡難于預(yù)測(cè)和確定，無(wú)法保證運(yùn)動(dòng)精度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)命題要求的高可靠、高準(zhǔn)確轉(zhuǎn)向繞樁。三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及38差速轉(zhuǎn)向原理：車輛在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果車輛向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異，這就是轉(zhuǎn)向中的差速。三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介差速轉(zhuǎn)向原理：車輛在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果車輛向左轉(zhuǎn)彎39考慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)，選擇單輪驅(qū)動(dòng)較多；若采用雙輪驅(qū)動(dòng)，小車在結(jié)構(gòu)上必須能夠保證允許各個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，即，實(shí)現(xiàn)雙輪轉(zhuǎn)向中的差速。為保證驅(qū)動(dòng)輪能在不中斷動(dòng)力傳遞的情況下，允許兩車輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，需要將連接兩輪的車軸斷開(kāi)，驅(qū)動(dòng)軸的這種結(jié)構(gòu)被稱為半軸結(jié)構(gòu)。三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車能走的最遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)方案。和凸輪同樣，對(duì)輪子的加工精度要求很高，加工出來(lái)后也無(wú)法根據(jù)需要來(lái)調(diào)整輪子的尺寸。（由于加工和裝配的誤差是不可避免的）考慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)，選擇單輪驅(qū)動(dòng)較多；三、“無(wú)碳小車40三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介行走機(jī)構(gòu)即為三個(gè)輪子，輪子有厚薄之分，大小之別，材料之不同，需要綜合考慮。滾動(dòng)摩擦阻力：

輪子越大，小車受到的阻力越小，因此能夠走的更遠(yuǎn)。但由于加工、材料、安裝問(wèn)題等等，具體尺寸需要進(jìn)一步分析確定。

三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及41四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輪上，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等。

但是注意：為減少效率損失，傳動(dòng)步驟越少越好四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及42四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介傳動(dòng)鏈效率問(wèn)題，即重塊下落的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為使小車前進(jìn)的動(dòng)能能量損失最少。例如：齒輪傳動(dòng)效率可高達(dá)98％，因此可以很好的提高能量利用率。選擇以齒輪副來(lái)完成滾筒軸到后輪軸的動(dòng)力傳動(dòng)，驅(qū)使小車行駛，使小車行駛的更遠(yuǎn)。內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈容易保證傳動(dòng)鏈與執(zhí)行件之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比，盡量縮短內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)件的個(gè)數(shù)，縮小傳動(dòng)誤差，盡量減少能量的轉(zhuǎn)換次數(shù)會(huì)有效地提高能量利用率。四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及43實(shí)現(xiàn)小車的周期性轉(zhuǎn)向，小車的內(nèi)傳動(dòng)鏈必須準(zhǔn)確，否則會(huì)“失之毫厘謬以千里”，小車很快脫離預(yù)定的軌跡，退出比賽。必須將滾筒軸的動(dòng)力輸出用嚴(yán)格的定傳動(dòng)比輸出到后輪軸及前輪的轉(zhuǎn)向裝置上，實(shí)現(xiàn)后輪的行程與前輪的轉(zhuǎn)向相匹配，例如可用齒輪副來(lái)完成滾筒軸到后輪軸的動(dòng)力傳動(dòng)。齒輪的設(shè)計(jì)、加工精度要嚴(yán)格保證，各傳動(dòng)軸及輪軸的材料，應(yīng)有較高的支承剛度，減少受載后的彎曲變形，在布置上也要考慮軸的兩支承跨距盡量要小，軸伸尺寸盡量短，齒輪盡量靠近支承處，來(lái)提高內(nèi)傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)精度。四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介實(shí)現(xiàn)小車的周期性轉(zhuǎn)向，小車的內(nèi)傳動(dòng)鏈必須準(zhǔn)確，否則會(huì)“失之毫44五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)小車順利地繞過(guò)障礙物。小車有三個(gè)輪子，后面兩個(gè)輪子（或一個(gè)）為驅(qū)動(dòng)輪，前面一個(gè)為轉(zhuǎn)向輪。后輪在重物的驅(qū)動(dòng)下繞水平軸不停地轉(zhuǎn)動(dòng)可以保證小車向前行駛，前輪必須要在繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)（即實(shí)現(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)）的同時(shí)周期性地?cái)[動(dòng)（即豎直軸左右轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的），才能使小車走出預(yù)定軌跡、繞過(guò)障礙物。一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品一般只有一個(gè)動(dòng)力源，所以，轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的能量只能來(lái)源于后輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能。轉(zhuǎn)向要求具體分析五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及45第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介按照命題要求小車必須具有方向自控功能，繞過(guò)直線布置的每隔1米1個(gè)障礙物的要求。小車必須左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)再左轉(zhuǎn)地周期性轉(zhuǎn)向，在速度一定的前提下，必須要保證小車的運(yùn)動(dòng)軌跡曲率是連續(xù)變化的，小車才能平穩(wěn)行駛，否則，曲率突然改變，小車容易晃動(dòng)甚至傾覆。要實(shí)現(xiàn)滾筒軸連接的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為前輪轉(zhuǎn)向軸的水平運(yùn)動(dòng)，前輪左右擺幅相同，實(shí)現(xiàn)小車前輪的轉(zhuǎn)向問(wèn)題，要保證傳動(dòng)的準(zhǔn)確。第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介按照命題要求小車46第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介從滾筒軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到控制前輪轉(zhuǎn)向的水平擺動(dòng)，首先要實(shí)現(xiàn)把豎直平面的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平面運(yùn)動(dòng)，可以采用錐齒輪傳動(dòng)、凸輪機(jī)構(gòu)、摩擦輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在考慮到安裝精度、傳動(dòng)效率、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度以及成本高低后，選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)。將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹芷谛詳[動(dòng)，可選擇機(jī)構(gòu)很多，從機(jī)械設(shè)計(jì)的高效率和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原則，一般選連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)。第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介從滾筒軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)47五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介能實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)向功能的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿曲柄搖桿差速轉(zhuǎn)彎五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及48凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)高副接觸可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭?dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便；缺點(diǎn)：凸輪輪廓加工比較困難。在本小車設(shè)計(jì)中由于：凸輪輪廓加工比較困難、尺寸不能夠可逆的改變、精度也很難保證、重量較大、效率低，能量損失大（滑動(dòng)摩擦）五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)49曲柄搖桿優(yōu)點(diǎn)(1)磨損小，制造方便，易獲得較高精度；(2)兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來(lái)維系的，它不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來(lái)保持接觸。缺點(diǎn)(1)一般情況只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡；(2)當(dāng)給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)雜時(shí)，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)往往比較多，這樣就使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)制造、安裝誤差的敏感性增加；(3)機(jī)構(gòu)中做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件所長(zhǎng)生的慣性力難以平衡，在高速時(shí)將引起較大的振動(dòng)和動(dòng)載荷，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場(chǎng)合。曲柄搖桿50小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大，機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機(jī)構(gòu)并不復(fù)雜，利用MATLAB或其它軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)并不困難，加上個(gè)鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大，機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可51五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介非常多，而且繁雜。如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。

注意：命題中是單輪導(dǎo)向，不要拘泥于資料文獻(xiàn)的各種框框，要講究突破思維定勢(shì)、小巧靈活。能夠完成單軸擺動(dòng)或整轉(zhuǎn)即可。五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及52轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：正弦曲線槽輪機(jī)構(gòu)。五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：正弦曲線槽輪機(jī)構(gòu)。五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部53可在前輪軸上增加1盤(pán)軸承，適當(dāng)保持兩盤(pán)軸承的距離，顯著增強(qiáng)了前輪軸的支承剛度，大大提高了前輪軸的運(yùn)動(dòng)精度，使前輪轉(zhuǎn)向更準(zhǔn)確。小車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、能量利用率高，且便于前輪擺動(dòng)角度的調(diào)節(jié)。例如，曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿左右勻速擺動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該是可行的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行軌跡接近正弦曲線，曲率變化連續(xù)。五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介可在前輪軸上增加1盤(pán)軸承，適當(dāng)保持兩盤(pán)軸承的距離，顯著增強(qiáng)了54微調(diào)可采用螺母式、滑塊式等，如圖圖五六、“無(wú)碳小車”的微調(diào)部分微調(diào)可采用螺母式、滑塊式等，如圖圖五六、“無(wú)碳小車”的微調(diào)部55無(wú)碳小車計(jì)算分析第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介無(wú)碳小車計(jì)算分析第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介56§2.5“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)理念第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介尺寸要小零件要少運(yùn)行要穩(wěn)適合調(diào)試§2.5“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)理念第2章“無(wú)碳小車”工作57無(wú)碳小車-培訓(xùn)58無(wú)碳小車-培訓(xùn)59§2.5“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介在設(shè)計(jì)方法上可以借鑒參數(shù)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。采用MATLAB、PROE等軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。可按如下流程設(shè)計(jì)小車：§2.5“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作60§2.5“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型是實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)研究的關(guān)鍵，是進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。建立無(wú)碳小車的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型用來(lái)確定無(wú)碳小車整體結(jié)構(gòu)和各零件及機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。

無(wú)碳小車共有三個(gè)輪，一個(gè)輪轉(zhuǎn)向，兩個(gè)輪驅(qū)動(dòng)(其中一個(gè)輪主動(dòng)，另一個(gè)輪從動(dòng));小車動(dòng)力的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用的是大齒輪帶動(dòng)小齒輪的升速驅(qū)動(dòng)，目的是盡可能提高小車前進(jìn)的距離?！?.5“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作61§2.6“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介整車設(shè)計(jì)（三維設(shè)計(jì)模型）

（1）采用三維軟件零件建模：如SolidWorks、UG、Pro/E。（2）在三維平臺(tái)上將建模所獲得的零件添加約束關(guān)系進(jìn)行裝配獲得無(wú)碳小車的裝配模型。（3）在三維平臺(tái)上將無(wú)碳小車的裝配模型實(shí)施虛擬仿真?！?.6“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作62轉(zhuǎn)向輪設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪與驅(qū)動(dòng)輪的鏈接轉(zhuǎn)向輪設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪與驅(qū)動(dòng)輪的鏈接63§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”64§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”65§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”66§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”67§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”68§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”69§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)是一個(gè)感性的過(guò)程，而機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定以及加工制造便是一個(gè)非常理性的過(guò)程，必須通過(guò)嚴(yán)格的科學(xué)計(jì)算保證設(shè)計(jì)方案的可行性和產(chǎn)品的功能要求。驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)和轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的周期存在密切的關(guān)系，它決定著小車是否能夠走預(yù)定軌跡，順利繞過(guò)障礙物。其中還涉及到轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的角度，擺動(dòng)的角度越大，小車的行駛軌跡就越彎曲，反之，越平直。設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)的確定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”70由于小車的軌跡很難用已有的函數(shù)關(guān)系來(lái)確定，但是從圖中我們可以看出小車的軌跡大概是一個(gè)正弦曲線，這樣便為我們計(jì)算小車走過(guò)的實(shí)際軌跡長(zhǎng)度提供了計(jì)算依據(jù)。根據(jù)小車行走示意圖,采用正弦函數(shù):Y＝0.35sinπx,周期T＝2m的曲線擬合小車行駛路徑較為合理。求導(dǎo)得到在每個(gè)位置的轉(zhuǎn)角的正切大小:Y’＝0.35πcosπx,實(shí)驗(yàn)?zāi)M,可以得到前輪的最大轉(zhuǎn)角為36°?！?.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)的確定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化由于小車的軌跡很難用已有的函數(shù)關(guān)系來(lái)確定，但是從圖中我們可以71§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)的確定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化此函數(shù)的路徑總長(zhǎng)度不好求,因此可以將小車的1個(gè)周期路徑用細(xì)繩進(jìn)行擬合,假設(shè)得到1個(gè)周期的路徑長(zhǎng)度2400mm,也就是滾筒軸回轉(zhuǎn)一周,搖桿要往復(fù)擺動(dòng)一次,后輪行駛2400mm,即π·i·d＝2400mm。當(dāng)然，因?yàn)檐壽E是近似估計(jì)的，肯定會(huì)存在誤差，但是這個(gè)誤差并不大，而且我們會(huì)通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整驅(qū)動(dòng)輪的直徑來(lái)減小誤差。所以，這種方法是可行的?！?.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”72確定滾筒軸到后輪軸的傳動(dòng)比i與后輪直徑d的關(guān)系如下表所示。采用小模數(shù)齒輪,增加齒數(shù),增大齒輪嚙合重合度,可提高傳動(dòng)精度,彌補(bǔ)齒輪制造精度差。因此選擇齒輪模數(shù)為1,大齒輪Z1＝100,小齒輪Z2＝20,中心距為50mm?！?.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)的確定及結(jié)構(gòu)優(yōu)化確定滾筒軸到后輪軸的傳動(dòng)比i與后輪直徑d的關(guān)系如下表所示73曲柄搖桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)前輪的左右均勻擺動(dòng),見(jiàn)圖。必須滿足12＝180°的條件。按最小傳動(dòng)角設(shè)計(jì)行程速比系數(shù)k＝1(12

＝180°)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)已知的12

、12及選定的最小傳動(dòng)角min及角,然后查表及結(jié)合下列公式計(jì)算各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)度?！?.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介曲柄搖桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)前輪的左右均勻擺動(dòng)74§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介曲柄搖桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定其中:a-曲柄長(zhǎng)度;b-連桿長(zhǎng)度;c-搖桿長(zhǎng)度;d-機(jī)架考慮到可調(diào)性,設(shè)置微調(diào)結(jié)構(gòu),在搖桿處設(shè)置調(diào)長(zhǎng)螺桿,在連桿處使用了長(zhǎng)度調(diào)節(jié)螺栓,使得搖桿、連桿長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)變得方便、精確,保證了軌跡的準(zhǔn)確?！?.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”75小車的整體高度超過(guò)了400mm，所以應(yīng)盡可能地降低小車的車身，從而降低小車的重心，保證小車在行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性。并且可以在重塊下落的部位放上海綿、橡膠等物質(zhì)，以減小重塊下落時(shí)的沖擊。對(duì)于所有存在轉(zhuǎn)動(dòng)的部位，均裝上滾動(dòng)軸承，變滑動(dòng)為滾動(dòng)，減小摩擦，提高能量利用率。在保證小車的強(qiáng)度和穩(wěn)定的前提下，為減輕小車的總體質(zhì)量，考慮對(duì)驅(qū)動(dòng)輪、后輪軸等部分采用輪輻或中空設(shè)計(jì)；對(duì)一些非承重結(jié)構(gòu)采用木質(zhì)或塑料等材料制作?！?.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介小車的整體高度超過(guò)了400mm，所以應(yīng)盡可能地降低小車的車身76在機(jī)械加工的時(shí)候，所有的零部件都必須轉(zhuǎn)化成二維圖紙，其中包括零件圖和裝配圖。其中零件圖中要詳細(xì)的反映零件的尺寸、公差、粗糙度等技術(shù)要求§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介在機(jī)械加工的時(shí)候，所有的零部件都必須轉(zhuǎn)化成二維圖紙，其中包括77§3.1連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

§3.2凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

§3.3齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第3章“無(wú)碳小車”相關(guān)機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)具體內(nèi)容見(jiàn)原理課件§3.1連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

§3.2凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

78§4.1帶傳動(dòng)

§4.2鏈傳動(dòng)

§4.3滾動(dòng)軸承

§4.4軸第4章“無(wú)碳小車”相關(guān)零部件設(shè)計(jì)和選用具體內(nèi)容見(jiàn)零件課件§4.1帶傳動(dòng)

§4.2鏈傳動(dòng)

§4.3滾動(dòng)軸79第5章“無(wú)碳小車”的安裝和調(diào)試軸承裝配：在安裝時(shí)，軸承需要過(guò)盈配合。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：若采用的是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試時(shí)一定要注意搖桿不能有急回運(yùn)動(dòng)。車身穩(wěn)定性：其與車的整體構(gòu)造及整個(gè)車的重心關(guān)系很大。精度：精度不夠?qū)?dǎo)致機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定，產(chǎn)生部分振動(dòng)，使小車運(yùn)動(dòng)軌跡出現(xiàn)偏差。第5章“無(wú)碳小車”的安裝和調(diào)試軸承裝配：在安裝時(shí)，軸承需80小車的調(diào)試是很重要的過(guò)程，有了大量的理論依據(jù)支撐，還必須用大量的實(shí)踐去驗(yàn)證。小車的調(diào)試涉及到的內(nèi)容很多：車速的快慢，繞過(guò)障礙物，小車整體的協(xié)調(diào)性，小車前進(jìn)的距離等第5章“無(wú)碳小車”的安裝和調(diào)試（1）小車速度的調(diào)試：通過(guò)小車在指定的賽道上行走，測(cè)量通過(guò)指定點(diǎn)的時(shí)間，得到多組數(shù)據(jù)，從而得出小車行駛的速度，研究控制車速的措施。（2）小車避障的調(diào)試：采用多組微調(diào)機(jī)構(gòu)，通過(guò)觀察小車在指定賽道上行走時(shí)避障特點(diǎn)，微調(diào)螺母，慢慢小車避障性能改善，并做好標(biāo)記。小車的調(diào)試是很重要的過(guò)程，有了大量的理論依據(jù)支撐，81§6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案報(bào)告

§6.2工程管理方案報(bào)告

§6.3加工工藝方案報(bào)告

§6.4成本分析方案報(bào)告第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)§6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案報(bào)告

§6.2工程管理方案報(bào)告

82§6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案報(bào)告第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)具體內(nèi)容按競(jìng)賽秘書(shū)處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫(xiě)

報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)模板報(bào)告舉例§6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案報(bào)告第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)83§6.2工程管理方案報(bào)告第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)具體內(nèi)容按競(jìng)賽秘書(shū)處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫(xiě)

報(bào)告模板報(bào)告舉例§6.2工程管理方案報(bào)告第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)84§6.3加工工藝方案報(bào)告第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)具體內(nèi)容按競(jìng)賽秘書(shū)處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫(xiě)

報(bào)告模板報(bào)告舉例§6.3加工工藝方案報(bào)告第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)85§6.4成本分析方案報(bào)告第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)具體內(nèi)容按競(jìng)賽秘書(shū)處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫(xiě)

報(bào)告模板報(bào)告舉例§6.4成本分析方案報(bào)告第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)86參賽作品1

參賽作品2

參賽作品3

參賽作品4

參賽作品5

參賽作品6第7章歷屆參賽作品簡(jiǎn)介和演示制作1

制作2

仿真1

仿真2

仿真3參賽作品1

參賽作品2

參賽作品3

參賽作品4

參87第8章“無(wú)碳小車”比賽的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和主要要求10月19日以前：上交無(wú)碳小車系統(tǒng)方案（原理圖：A4紙不超過(guò)2張，工作原理和計(jì)算說(shuō)明A4紙不超過(guò)3張；10月28日以前：公布入選校級(jí)參賽隊(duì)（兩個(gè)題目共50支），確定相應(yīng)的指導(dǎo)老師10月28-11月28日：入選校級(jí)參賽隊(duì)確定設(shè)計(jì)方案，并制作樣車12月5日：省級(jí)參賽隊(duì)選拔（兩個(gè)題目共10支隊(duì)伍）12月底：參加省級(jí)工程訓(xùn)練能力大賽12月6日－25日：10支省級(jí)參賽隊(duì)進(jìn)行樣車的調(diào)試第8章“無(wú)碳小車”比賽的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和主要要求10月19日以前88祝各位同學(xué)成功！祝各位同學(xué)成功！89演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！90第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽

培訓(xùn)講座

第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽

培訓(xùn)講座91第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介

第3章“無(wú)碳小車”相關(guān)機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

第4章“無(wú)碳小車”相關(guān)零部件設(shè)計(jì)和選用

第5章“無(wú)碳小車”的安裝和調(diào)試

第6章“無(wú)碳小車”相關(guān)報(bào)告編寫(xiě)

第7章歷屆參賽作品簡(jiǎn)介和演示

第8章“無(wú)碳小車”比賽的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和主要要求目錄第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介

第2章“92§1.1競(jìng)賽實(shí)施方案

§1.2競(jìng)賽命題及規(guī)則

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介§1.1競(jìng)賽實(shí)施方案

§1.2競(jìng)賽命題及規(guī)則第1章93§1.1競(jìng)賽實(shí)施方案第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介一、競(jìng)賽宗旨二、參賽對(duì)象與要求三、競(jìng)賽目的與意義四、竟賽組織形式五、競(jìng)賽時(shí)間與日程六、競(jìng)賽場(chǎng)地與設(shè)施七、競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置八、競(jìng)賽秘書(shū)處聯(lián)系電話§1.1競(jìng)賽實(shí)施方案第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜94全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽是公益性的大學(xué)生科技創(chuàng)新競(jìng)技活動(dòng)，是教育部、財(cái)政部資助的大學(xué)生競(jìng)賽項(xiàng)目，是有較大影響力的國(guó)家級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新競(jìng)賽，目的是加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)，提高本科教育水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。為開(kāi)辦此項(xiàng)競(jìng)賽，經(jīng)教育部高教司批準(zhǔn)，專門(mén)成立了全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽組織委員會(huì)和專家委員會(huì)。競(jìng)賽組委會(huì)秘書(shū)處設(shè)在大連理工大學(xué)。

第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽由教育部高教司主辦，大連理工大學(xué)承辦。一、競(jìng)賽宗旨

“競(jìng)賽為人才培養(yǎng)服務(wù)，競(jìng)賽為教育質(zhì)量助力，競(jìng)賽為創(chuàng)新教育引路”第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽是公益性的大學(xué)生科技創(chuàng)95三、競(jìng)賽目的與意義

競(jìng)賽的目的在于激發(fā)大學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究與探索的興趣，加強(qiáng)大學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和合作精神的培養(yǎng)。

競(jìng)賽內(nèi)容與高校工程訓(xùn)練教學(xué)相銜接，綜合體現(xiàn)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、制造工藝能力、實(shí)際動(dòng)手能力、工程管理能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。二、參賽對(duì)象與要求

全國(guó)高校在校全日制本科學(xué)生，無(wú)專業(yè)限制。要求以組隊(duì)的形式通過(guò)所在學(xué)校報(bào)名參賽；參賽隊(duì)的領(lǐng)隊(duì)和指導(dǎo)教師總數(shù)不超過(guò)2人，參賽學(xué)生不超過(guò)3人。參賽作品的設(shè)計(jì)及制作統(tǒng)一按照競(jìng)賽秘書(shū)處發(fā)布的命題及其規(guī)則進(jìn)行。第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介三、競(jìng)賽目的與意義

競(jìng)賽的目的在于激發(fā)大學(xué)生進(jìn)行科96四、竟賽組織形式

本競(jìng)賽實(shí)行校、?。ɑ蚨嗍÷?lián)合形成的區(qū)域）、全國(guó)三級(jí)競(jìng)賽制度。

本屆國(guó)賽設(shè)有2個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目，各省級(jí)或區(qū)域賽區(qū)，根據(jù)省級(jí)或區(qū)域競(jìng)賽的成績(jī)，按照擇優(yōu)原則，對(duì)應(yīng)每個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目可推薦不超過(guò)2支參賽隊(duì)。每校參加同一個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目的參賽隊(duì)只能有1支。

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介四、竟賽組織形式第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)97五、競(jìng)賽時(shí)間與日程

省級(jí)競(jìng)賽或區(qū)域競(jìng)賽要求在2013年3月20日之前完成。全國(guó)決賽初定在2013年6月份舉行。具體日程：

2013年6月7日（周五）：全天報(bào)到；裁判工作會(huì)議；兩委會(huì)工作會(huì)議；領(lǐng)隊(duì)會(huì)議

2013年6月8日（周六）：開(kāi)幕式；第一階段競(jìng)賽（場(chǎng)上車賽）；報(bào)告評(píng)審

2013年6月9日（周日）：第二階段競(jìng)賽（加工制作、裝調(diào)，場(chǎng)上賽車）；閉幕式。第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介五、競(jìng)賽時(shí)間與日程第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能98六、競(jìng)賽場(chǎng)地與設(shè)施

主場(chǎng)地一：大連理工大學(xué)劉長(zhǎng)春體育館中心館主場(chǎng)地二：大連理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心主場(chǎng)地一為車賽場(chǎng)地，2300平米，地面為國(guó)際室內(nèi)球類競(jìng)賽用標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合木地板：主場(chǎng)地二為加工制作裝調(diào)競(jìng)賽場(chǎng)地，配有普車、普銑、數(shù)車、數(shù)銑和快速成型等比賽用機(jī)床，配有鉗工工作臺(tái)和鉆床等設(shè)施設(shè)備。加工競(jìng)賽需要的通用工卡量具由參賽隊(duì)自帶。第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介六、競(jìng)賽場(chǎng)地與設(shè)施第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力99七、競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置

全國(guó)競(jìng)賽設(shè)一、二、三等獎(jiǎng)及優(yōu)秀獎(jiǎng)、優(yōu)秀組織獎(jiǎng)、優(yōu)秀指導(dǎo)教師等獎(jiǎng)項(xiàng)。一、二等獎(jiǎng)比例分別為25％和35％，由競(jìng)賽組委會(huì)向獲獎(jiǎng)的參賽隊(duì)和參賽選手、指導(dǎo)教師頒發(fā)獲獎(jiǎng)證書(shū)。省級(jí)競(jìng)賽的獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置由省級(jí)競(jìng)賽組委會(huì)參照全國(guó)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置方式自行決定。

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介七、競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力100第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介101§1.2競(jìng)賽命題及規(guī)則第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介一、本屆競(jìng)賽主題二、本屆競(jìng)賽命題三、本屆競(jìng)賽項(xiàng)目四、獎(jiǎng)項(xiàng)分配§1.2競(jìng)賽命題及規(guī)則第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)102一、本屆競(jìng)賽主題“無(wú)碳小車越障競(jìng)賽”要求經(jīng)過(guò)一定的前期準(zhǔn)備后，在比賽現(xiàn)場(chǎng)完成一套符合本命題要求的可運(yùn)行裝置，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性運(yùn)行考核。每個(gè)參賽作品要提交相關(guān)的設(shè)計(jì)、工藝、成本分析和工程管理4項(xiàng)報(bào)告。

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介一、本屆競(jìng)賽主題第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)103

“以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車”

設(shè)計(jì)一種小車，驅(qū)動(dòng)其行走及轉(zhuǎn)向的能量是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理由給定重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換而來(lái)。給定重力勢(shì)能為4焦耳(取g=10m/s2)，競(jìng)賽時(shí)統(tǒng)一用質(zhì)量為1Kg的重塊（普通碳鋼￠50×65mm）鉛垂下降來(lái)獲得，落差400±2mm，重塊落下后，須被小車承載并同小車一起運(yùn)動(dòng)，不允許從小車上掉落。下圖為小車示意圖。另外，要求小車為三輪結(jié)構(gòu)，小車轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競(jìng)賽場(chǎng)地。二、本屆競(jìng)賽命題第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介“以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車104之所以叫“無(wú)碳小車”，是因?yàn)椴荒芤揽咳魏闻c碳相關(guān)的能源來(lái)驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)，例如電能、燃料等。唯一可以利用的就是一個(gè)質(zhì)量為1Kg、落差為400mm的普通碳鋼重塊鉛垂落下時(shí)所具有的重力勢(shì)能。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理將它轉(zhuǎn)換為小車前進(jìn)的動(dòng)能，讓小車動(dòng)起來(lái)。二、本屆競(jìng)賽命題第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介之所以叫“無(wú)碳小車”，是因?yàn)椴荒芤揽咳魏闻c碳相關(guān)的105競(jìng)賽項(xiàng)目I：繞障自行小車（S字型）

三、本屆競(jìng)賽項(xiàng)目第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介競(jìng)賽項(xiàng)目I：繞障自行小車（S字型）三、本屆競(jìng)賽項(xiàng)目第1106第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介競(jìng)賽項(xiàng)目Ⅱ：繞障自行小車（8字型）

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介競(jìng)賽項(xiàng)目Ⅱ107四、獎(jiǎng)項(xiàng)分配

1.“競(jìng)賽項(xiàng)目I”獎(jiǎng)項(xiàng)分配：

按“競(jìng)賽項(xiàng)目I”參賽隊(duì)數(shù)的30%獲得一等獎(jiǎng)，隨后的40%獲得二等獎(jiǎng)，其余獲得三等獎(jiǎng)或優(yōu)秀獎(jiǎng)，中途放棄比賽者無(wú)獎(jiǎng)。一等獎(jiǎng)在I-A組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIA由多到少排名，相同者并列；按所需一等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)一等獎(jiǎng)，I-A組剩余隊(duì)伍頒發(fā)二等獎(jiǎng)。其余二等獎(jiǎng)名額在I-B組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIB由多到少排名，相同者并列；按所余二等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)二等獎(jiǎng)，I-B組剩余隊(duì)伍視具體情況頒發(fā)三等獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)或無(wú)獎(jiǎng)。第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介四、獎(jiǎng)項(xiàng)分配第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)1082.“競(jìng)賽項(xiàng)目Ⅱ”獎(jiǎng)項(xiàng)分配：

按“競(jìng)賽項(xiàng)目II”參賽隊(duì)數(shù)的30%獲得一等獎(jiǎng)，隨后的50%獲得二等獎(jiǎng)，其余獲得三等獎(jiǎng)或優(yōu)秀獎(jiǎng)，中途放棄比賽者無(wú)獎(jiǎng)。一等獎(jiǎng)在II-A組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIIA由多到少排名，相同者并列；按所需一等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)一等獎(jiǎng)，II-A組剩余隊(duì)伍頒發(fā)二等獎(jiǎng)。其余二等獎(jiǎng)名額在II-B組中產(chǎn)生，按總成績(jī)ZIIB由多到少排名，相同者并列；按所余二等獎(jiǎng)名額，按成績(jī)由高到低頒發(fā)二等獎(jiǎng)，II-B組剩余隊(duì)伍視具體情況頒發(fā)三等獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)或無(wú)獎(jiǎng)。

第1章第三屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽簡(jiǎn)介2.“競(jìng)賽項(xiàng)目Ⅱ”獎(jiǎng)項(xiàng)分配：第1章第三屆全國(guó)109§2.1“無(wú)碳小車”功能分析

§2.2“無(wú)碳小車”方案設(shè)計(jì)

§2.3“無(wú)碳小車”工作原理

§2.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成

§2.5“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)理念

§2.6“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)方法

§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.1“無(wú)碳小車”功能分析

§2.2“無(wú)碳小車”方案設(shè)110§2.1“無(wú)碳小車”

功能分析第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，我們首先要做的是對(duì)功能需求進(jìn)行仔細(xì)、認(rèn)真、透徹地分析，并盡可能的將產(chǎn)品的功能模塊化，然后對(duì)每個(gè)模塊用相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，最后再通過(guò)一些零部件將這些獨(dú)立的機(jī)構(gòu)連接成一個(gè)整體，這樣就完成了一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)?！?.1“無(wú)碳小車”功能分析第2章“無(wú)碳小車”工作111第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介無(wú)碳自行小車驅(qū)動(dòng)自身行走自動(dòng)避障要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將重塊的重力勢(shì)能高效率地轉(zhuǎn)換為小車前行的動(dòng)能自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要讓小車周期性地轉(zhuǎn)向，精確地實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡，以盡可能多的避開(kāi)障礙物重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介無(wú)碳自行小車驅(qū)動(dòng)112§2.2“無(wú)碳小車”

方案設(shè)計(jì)第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介通過(guò)對(duì)小車的功能分析小車需要完成重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)自身行走、自動(dòng)避開(kāi)障礙物三個(gè)功能。為了方便設(shè)計(jì)可根據(jù)小車所要完成的功能將小車劃分為五個(gè)部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)（車架、原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、微調(diào)機(jī)構(gòu)）。為了得到令人滿意方案，采用擴(kuò)展性思維設(shè)計(jì)每一個(gè)模塊，尋求多種可行的方案和構(gòu)思。下面為我們?cè)O(shè)計(jì)圖框?！?.2“無(wú)碳小車”方案設(shè)計(jì)第2章“無(wú)碳小車”工作113無(wú)碳小車-培訓(xùn)114§2.3“無(wú)碳小車”工作原理第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.3“無(wú)碳小車”工作原理第2章“無(wú)碳小車”工作原115第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介116第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介117第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介118§2.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介

“無(wú)碳小車”通常主要由車體、能量轉(zhuǎn)換、傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向等部分組成。其中傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向部分主要通過(guò)相關(guān)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其機(jī)構(gòu)的選擇設(shè)計(jì)和相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)是整體小車設(shè)計(jì)性能好壞的關(guān)鍵。

注意：因?yàn)槟芰坑邢?，我們?yīng)盡可能簡(jiǎn)化小車的設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)越復(fù)雜、越多，小車的效率就會(huì)越低，所以越簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)越能將勢(shì)能高效的利用?！?.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成第2章“無(wú)碳小車”工作119§2.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介一、“無(wú)碳小車”的車體

二、“無(wú)碳小車”的能量轉(zhuǎn)換部分四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分六、“無(wú)碳小車”的微調(diào)部分§2.4“無(wú)碳小車”結(jié)構(gòu)組成第2章“無(wú)碳小車”工作120一、“無(wú)碳小車”的車體

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介

注意：

1.體積不要過(guò)大，重量要輕；

2.重心要低；

3.輪距適中，注意保持穩(wěn)定性；

4.可不必使用差速器。

“無(wú)碳小車”車架結(jié)構(gòu)主要有三角底板式和骨架式，其可使用快速成型或焊制，可使用木材、鋁板等。車輪可采用木質(zhì)板、塑料、有機(jī)玻璃等制作。一、“無(wú)碳小車”的車體第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其121一、“無(wú)碳小車”的車體

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介影響車體的平衡主要因素：（1）底板作為最重要的支承件，是其他支承件連接的基礎(chǔ)，由于所承載的負(fù)荷比較小，選用厚度較薄、密度較小的板料，為避免薄壁振動(dòng)，減少能量損耗，薄壁面積較小。（2）小車的重塊在車上重物支撐桿上方開(kāi)始下落，距離車底板上面約400mm多。而小車為了節(jié)省能量及避障性好，車底板一般又不能選得面積太大，兩后輪距不能太大，限制底板的寬度不能大。一、“無(wú)碳小車”的車體第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其122一、“無(wú)碳小車”的車體

第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介（3）整個(gè)小車就是一個(gè)立式的結(jié)構(gòu)，小車運(yùn)行起來(lái)按避障要求左右轉(zhuǎn)向，牽引繩帶動(dòng)重塊在重力的作用下將大幅擺動(dòng)，導(dǎo)致小車傾覆不能行走。因此，要限制重塊在小車運(yùn)行中的擺動(dòng)，達(dá)到車體運(yùn)行中良好的平衡。（4）可通過(guò)降低小車底板距離地面的高度來(lái)降低整車的重心，達(dá)到良好的動(dòng)態(tài)平衡。（5）整個(gè)車包括重塊的重心最好應(yīng)居于小車三個(gè)輪構(gòu)成的三角形的形心上，保證小車的平穩(wěn)運(yùn)行。一、“無(wú)碳小車”的車體第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其123二、“無(wú)碳小車”的能量轉(zhuǎn)換部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介如何將重塊的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動(dòng)車輛持續(xù)行駛的動(dòng)能是小車設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。其轉(zhuǎn)化方法很多如（繩輪式、彈簧儲(chǔ)能式、鏈輪式，就效率和簡(jiǎn)潔性來(lái)看繩輪最優(yōu)）：

直接轉(zhuǎn)化——重力勢(shì)能帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

間接轉(zhuǎn)化——重力勢(shì)能其它能量帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)

蓄能——重力勢(shì)能各種蓄能裝置帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)

但是注意：為減少能量損失，轉(zhuǎn)化步驟越少越好二、“無(wú)碳小車”的能量轉(zhuǎn)換部分第2章“無(wú)碳小車”工作原124輸出驅(qū)動(dòng)力可調(diào)的繩輪式機(jī)構(gòu)

可以通過(guò)改變繩子繞在繩輪上不同位置來(lái)改變其輸出的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸帶輪三角支架定滑輪重物塊細(xì)繩輸出驅(qū)動(dòng)力可調(diào)的繩輪式機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)軸帶輪三角支架定滑輪重物塊細(xì)125無(wú)碳小車對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求：1.驅(qū)動(dòng)力適中，不至于小車拐彎時(shí)速度過(guò)大傾翻，或重塊晃動(dòng)厲害影響行走。2.到達(dá)終點(diǎn)前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對(duì)小車過(guò)大的沖擊。3.重塊的動(dòng)能盡可能的轉(zhuǎn)化到驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)上，如果重塊豎直方向的速度較大，重塊本身還有較多動(dòng)能未釋放，能量利用率不高。4.由于不同的場(chǎng)地對(duì)輪子的摩擦可能不一樣，在不同的場(chǎng)地小車需要的動(dòng)力也不一樣。在調(diào)試時(shí)也不知道多大的驅(qū)動(dòng)力恰到好處。因此需能根據(jù)不同的要求調(diào)整其驅(qū)動(dòng)力。5.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高。

無(wú)碳小車對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求：126三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介考慮到啟動(dòng)時(shí)，需要的力矩大，而在小車行駛的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)有慣性，需要的力矩小。因此，設(shè)計(jì)滾筒結(jié)構(gòu)時(shí)要加以考慮。驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)分為：?jiǎn)屋嗱?qū)動(dòng)和雙輪驅(qū)動(dòng)。三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及127三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)外兩側(cè)車輪繞同一中心旋轉(zhuǎn)，故在同一時(shí)間內(nèi)，外側(cè)車輪行駛過(guò)的曲線距離顯然大于內(nèi)側(cè)車輪，若兩側(cè)車輪固定于同一剛性轉(zhuǎn)軸上，以同一角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則外側(cè)車輪必然發(fā)生邊滾動(dòng)邊滑移，而內(nèi)側(cè)車輪卻會(huì)邊滾動(dòng)邊滑轉(zhuǎn)。對(duì)于三輪結(jié)構(gòu)，單輪轉(zhuǎn)向，雙輪驅(qū)動(dòng)的小車在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的這種附加在純滾動(dòng)上的滑動(dòng)，必然使小車的軌跡難于預(yù)測(cè)和確定，無(wú)法保證運(yùn)動(dòng)精度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)命題要求的高可靠、高準(zhǔn)確轉(zhuǎn)向繞樁。三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及128差速轉(zhuǎn)向原理：車輛在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果車輛向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異，這就是轉(zhuǎn)向中的差速。三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介差速轉(zhuǎn)向原理：車輛在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果車輛向左轉(zhuǎn)彎129考慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)，選擇單輪驅(qū)動(dòng)較多；若采用雙輪驅(qū)動(dòng)，小車在結(jié)構(gòu)上必須能夠保證允許各個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，即，實(shí)現(xiàn)雙輪轉(zhuǎn)向中的差速。為保證驅(qū)動(dòng)輪能在不中斷動(dòng)力傳遞的情況下，允許兩車輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，需要將連接兩輪的車軸斷開(kāi)，驅(qū)動(dòng)軸的這種結(jié)構(gòu)被稱為半軸結(jié)構(gòu)。三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車能走的最遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)方案。和凸輪同樣，對(duì)輪子的加工精度要求很高，加工出來(lái)后也無(wú)法根據(jù)需要來(lái)調(diào)整輪子的尺寸。（由于加工和裝配的誤差是不可避免的）考慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)，選擇單輪驅(qū)動(dòng)較多；三、“無(wú)碳小車130三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介行走機(jī)構(gòu)即為三個(gè)輪子，輪子有厚薄之分，大小之別，材料之不同，需要綜合考慮。滾動(dòng)摩擦阻力：

輪子越大，小車受到的阻力越小，因此能夠走的更遠(yuǎn)。但由于加工、材料、安裝問(wèn)題等等，具體尺寸需要進(jìn)一步分析確定。

三、“無(wú)碳小車”的驅(qū)動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及131四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輪上，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等。

但是注意：為減少效率損失，傳動(dòng)步驟越少越好四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及132四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介傳動(dòng)鏈效率問(wèn)題，即重塊下落的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為使小車前進(jìn)的動(dòng)能能量損失最少。例如：齒輪傳動(dòng)效率可高達(dá)98％，因此可以很好的提高能量利用率。選擇以齒輪副來(lái)完成滾筒軸到后輪軸的動(dòng)力傳動(dòng)，驅(qū)使小車行駛，使小車行駛的更遠(yuǎn)。內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈容易保證傳動(dòng)鏈與執(zhí)行件之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比，盡量縮短內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)件的個(gè)數(shù)，縮小傳動(dòng)誤差，盡量減少能量的轉(zhuǎn)換次數(shù)會(huì)有效地提高能量利用率。四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及133實(shí)現(xiàn)小車的周期性轉(zhuǎn)向，小車的內(nèi)傳動(dòng)鏈必須準(zhǔn)確，否則會(huì)“失之毫厘謬以千里”，小車很快脫離預(yù)定的軌跡，退出比賽。必須將滾筒軸的動(dòng)力輸出用嚴(yán)格的定傳動(dòng)比輸出到后輪軸及前輪的轉(zhuǎn)向裝置上，實(shí)現(xiàn)后輪的行程與前輪的轉(zhuǎn)向相匹配，例如可用齒輪副來(lái)完成滾筒軸到后輪軸的動(dòng)力傳動(dòng)。齒輪的設(shè)計(jì)、加工精度要嚴(yán)格保證，各傳動(dòng)軸及輪軸的材料，應(yīng)有較高的支承剛度，減少受載后的彎曲變形，在布置上也要考慮軸的兩支承跨距盡量要小，軸伸尺寸盡量短，齒輪盡量靠近支承處，來(lái)提高內(nèi)傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)精度。四、“無(wú)碳小車”的傳動(dòng)部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介實(shí)現(xiàn)小車的周期性轉(zhuǎn)向，小車的內(nèi)傳動(dòng)鏈必須準(zhǔn)確，否則會(huì)“失之毫134五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)小車順利地繞過(guò)障礙物。小車有三個(gè)輪子，后面兩個(gè)輪子（或一個(gè)）為驅(qū)動(dòng)輪，前面一個(gè)為轉(zhuǎn)向輪。后輪在重物的驅(qū)動(dòng)下繞水平軸不停地轉(zhuǎn)動(dòng)可以保證小車向前行駛，前輪必須要在繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)（即實(shí)現(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)）的同時(shí)周期性地?cái)[動(dòng)（即豎直軸左右轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的），才能使小車走出預(yù)定軌跡、繞過(guò)障礙物。一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品一般只有一個(gè)動(dòng)力源，所以，轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)的能量只能來(lái)源于后輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能。轉(zhuǎn)向要求具體分析五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及135第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介按照命題要求小車必須具有方向自控功能，繞過(guò)直線布置的每隔1米1個(gè)障礙物的要求。小車必須左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)再左轉(zhuǎn)地周期性轉(zhuǎn)向，在速度一定的前提下，必須要保證小車的運(yùn)動(dòng)軌跡曲率是連續(xù)變化的，小車才能平穩(wěn)行駛，否則，曲率突然改變，小車容易晃動(dòng)甚至傾覆。要實(shí)現(xiàn)滾筒軸連接的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為前輪轉(zhuǎn)向軸的水平運(yùn)動(dòng)，前輪左右擺幅相同，實(shí)現(xiàn)小車前輪的轉(zhuǎn)向問(wèn)題，要保證傳動(dòng)的準(zhǔn)確。第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介按照命題要求小車136第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介從滾筒軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到控制前輪轉(zhuǎn)向的水平擺動(dòng)，首先要實(shí)現(xiàn)把豎直平面的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平面運(yùn)動(dòng)，可以采用錐齒輪傳動(dòng)、凸輪機(jī)構(gòu)、摩擦輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在考慮到安裝精度、傳動(dòng)效率、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度以及成本高低后，選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)。將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹芷谛詳[動(dòng)，可選擇機(jī)構(gòu)很多，從機(jī)械設(shè)計(jì)的高效率和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原則，一般選連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)。第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介從滾筒軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)137五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介能實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)向功能的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿曲柄搖桿差速轉(zhuǎn)彎五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及138凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)高副接觸可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便；缺點(diǎn)：凸輪輪廓加工比較困難。在本小車設(shè)計(jì)中由于：凸輪輪廓加工比較困難、尺寸不能夠可逆的改變、精度也很難保證、重量較大、效率低，能量損失大（滑動(dòng)摩擦）五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)139曲柄搖桿優(yōu)點(diǎn)(1)磨損小，制造方便，易獲得較高精度；(2)兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來(lái)維系的，它不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來(lái)保持接觸。缺點(diǎn)(1)一般情況只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡；(2)當(dāng)給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)雜時(shí)，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)往往比較多，這樣就使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)制造、安裝誤差的敏感性增加；(3)機(jī)構(gòu)中做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件所長(zhǎng)生的慣性力難以平衡，在高速時(shí)將引起較大的振動(dòng)和動(dòng)載荷，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場(chǎng)合。曲柄搖桿140小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大，機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機(jī)構(gòu)并不復(fù)雜，利用MATLAB或其它軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)并不困難，加上個(gè)鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大，機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可141五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介非常多，而且繁雜。如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。

注意：命題中是單輪導(dǎo)向，不要拘泥于資料文獻(xiàn)的各種框框，要講究突破思維定勢(shì)、小巧靈活。能夠完成單軸擺動(dòng)或整轉(zhuǎn)即可。五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及142轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：正弦曲線槽輪機(jī)構(gòu)。五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：正弦曲線槽輪機(jī)構(gòu)。五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部143可在前輪軸上增加1盤(pán)軸承，適當(dāng)保持兩盤(pán)軸承的距離，顯著增強(qiáng)了前輪軸的支承剛度，大大提高了前輪軸的運(yùn)動(dòng)精度，使前輪轉(zhuǎn)向更準(zhǔn)確。小車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、能量利用率高，且便于前輪擺動(dòng)角度的調(diào)節(jié)。例如，曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿左右勻速擺動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該是可行的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行軌跡接近正弦曲線，曲率變化連續(xù)。五、“無(wú)碳小車”的轉(zhuǎn)向部分第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介可在前輪軸上增加1盤(pán)軸承，適當(dāng)保持兩盤(pán)軸承的距離，顯著增強(qiáng)了144微調(diào)可采用螺母式、滑塊式等，如圖圖五六、“無(wú)碳小車”的微調(diào)部分微調(diào)可采用螺母式、滑塊式等，如圖圖五六、“無(wú)碳小車”的微調(diào)部145無(wú)碳小車計(jì)算分析第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介無(wú)碳小車計(jì)算分析第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介146§2.5“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)理念第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介尺寸要小零件要少運(yùn)行要穩(wěn)適合調(diào)試§2.5“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)理念第2章“無(wú)碳小車”工作147無(wú)碳小車-培訓(xùn)148無(wú)碳小車-培訓(xùn)149§2.5“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介在設(shè)計(jì)方法上可以借鑒參數(shù)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。采用MATLAB、PROE等軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)?？砂慈缦铝鞒淘O(shè)計(jì)小車：§2.5“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作150§2.5“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型是實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)研究的關(guān)鍵，是進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。建立無(wú)碳小車的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型用來(lái)確定無(wú)碳小車整體結(jié)構(gòu)和各零件及機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。

無(wú)碳小車共有三個(gè)輪，一個(gè)輪轉(zhuǎn)向，兩個(gè)輪驅(qū)動(dòng)(其中一個(gè)輪主動(dòng)，另一個(gè)輪從動(dòng));小車動(dòng)力的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用的是大齒輪帶動(dòng)小齒輪的升速驅(qū)動(dòng)，目的是盡可能提高小車前進(jìn)的距離。§2.5“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作151§2.6“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介整車設(shè)計(jì)（三維設(shè)計(jì)模型）

（1）采用三維軟件零件建模：如SolidWorks、UG、Pro/E。（2）在三維平臺(tái)上將建模所獲得的零件添加約束關(guān)系進(jìn)行裝配獲得無(wú)碳小車的裝配模型。（3）在三維平臺(tái)上將無(wú)碳小車的裝配模型實(shí)施虛擬仿真?！?.6“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)方法第2章“無(wú)碳小車”工作152轉(zhuǎn)向輪設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪與驅(qū)動(dòng)輪的鏈接轉(zhuǎn)向輪設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪與驅(qū)動(dòng)輪的鏈接153§2.7“無(wú)碳小車”

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第2章“無(wú)碳小車”工作原理及其組成簡(jiǎn)介§2.7“無(wú)碳小車”設(shè)計(jì)