第一篇：無碳小車心得體會

無碳小車心得體會

經(jīng)過這次無碳小車的設(shè)計，讓我學(xué)到了很多很多，可謂是受益匪淺。因為基礎(chǔ)知識不牢固，所以在整個過程中我并沒有什么太大的貢獻。所以這次的無碳小車設(shè)計可以說是“抱大腿”。盡管如此，我還是積極地參與了進去，努力地學(xué)習(xí)貢獻自己的力量。在這次的設(shè)計中，我也看到自身的不足，學(xué)到了許多的東西，使我獲得很多很多，整理了一下思緒，得到了以下幾點感想。

第一，要端正自己的心態(tài)，不論是做什么都要有斷增強自己的決心。明確自這次設(shè)計作業(yè)的目的，不管是為了學(xué)習(xí)也好，鞏固自己的知識也罷??總而言之“態(tài)度決定一切”。只有態(tài)度端正了，才能全身心地投入，才能得到最完美的答案。

第二，要有熱情。熱情是動力的源泉，沒有動力，汽車將不能開動，火箭將不能騰空，飛船將不能遨游。同樣，人也一樣，沒有熱情，就沒有前進的動力，不能在學(xué)習(xí)中騰空而起。如果對設(shè)計作業(yè)抱著敷衍的態(tài)度，不用心去做，是不會有什么結(jié)果的。記得在小車的調(diào)試過程中，每天面對著不會轉(zhuǎn)彎的小車，我們無可奈何，但我們還是得不厭其煩的調(diào)試，因為這是一項偉大的工程，于是乎，我們雙手與雙腳沒有空閑的時間，紙上記滿了無規(guī)律的數(shù)據(jù)，第三，要有嚴謹?shù)目茖W(xué)精神，科學(xué)是容不得半點馬虎的，小車設(shè)計是一個用科學(xué)來指導(dǎo)實踐，把科學(xué)運用到實踐中去的過程。既然是指導(dǎo)實踐，就應(yīng)該做到事無巨細，考慮周全。在設(shè)計的過程中，不應(yīng)放過每一個細節(jié)，記得我們就因為要清楚調(diào)節(jié)先后順序，要把責(zé)任落實到每個隊員的身上，每個人負責(zé)自己的工作，運用控制變量法調(diào)節(jié)，同時要時刻記錄實驗數(shù)據(jù)，最后處理數(shù)據(jù)、寫出報告。光有這些還是不夠的，還要認真，要努力，要有敢于挑戰(zhàn)的信心。我們必須嚴肅認真的思考我們需要做那些努力，認認真真的把我們必須作的事情作好。

第四，要有團隊精神?！皥F結(jié)就是力量”，四個人要善于合作，把心放在一條戰(zhàn)線上。小車制造的過程，是要經(jīng)過方案設(shè)計，三維設(shè)計，優(yōu)化及修改，Cad出圖，圖紙審核等過程來完成的，在此過程中有大量的工作要做，四個人要進行合理的分工。在制作過程中，就應(yīng)該確定誰該干什么工作，在遇到問題的時候，四個人應(yīng)要把思想集中到一起的討論，明確問題的所在，然后沿著這條路子探尋，有時候跟其他組隊員討論。吸取他們的意見再從中提煉出的解決辦法。在遇到思想產(chǎn)生分歧，不統(tǒng)一時，四個人要不斷地交流，積極處理好矛盾，以及互相鼓勵。

第五，我們知識面要廣，知識層次要達標。所謂“工欲善其事，必先利其器”，只有打好基礎(chǔ)，才能在這個基石上建造摩天大樓。機械方面要基本熟悉機械原理、機械零件、機制工藝學(xué)、材料力學(xué)、互換性測量技術(shù)基礎(chǔ)等課程，對這些知識越熟悉越好。同時會基本的物理常識，除此之外還要會一些軟件技術(shù)，例如：三維的有proe、solidworks。力學(xué)分析：有限元分析ANSYS，最重要的是要會CAD，所有的圖紙最終要畫成二維圖紙，這要求我們熟練運用CAD軟件。

總之，兩周的設(shè)計過程是苦的，是累的，但充滿了溫馨，因為有隊員的合作、鼓勵和支持。通過這次這記作業(yè)使我多了一種充實自我經(jīng)歷，多了一份設(shè)計的經(jīng)驗，多了一份坦然面對的自信。這也是對以往所學(xué)知識的匯總和回顧乃至于錘煉。

第二篇：無碳小車說明書

無碳小車說明書

（本小組選擇的競賽項目是競賽項目二）

一、小車整體說明

小車整體結(jié)構(gòu)上面，我們根據(jù)小車功能要求和機器的構(gòu)成（原動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、控制部分），把小車分為驅(qū)動部分、轉(zhuǎn)向部分兩個模塊進行分析和設(shè)計。

在此基礎(chǔ)上，小車采用三輪機構(gòu)，后輪驅(qū)動，前輪轉(zhuǎn)向，重物下落的過程中通過齒輪傳動機構(gòu)，將重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車運動的動能，在后輪驅(qū)動下，再通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的凸輪傳動，將后輪的行走轉(zhuǎn)化為前輪的轉(zhuǎn)向，以便達到預(yù)期的要求。

考慮到競賽項目二要求的樁距是（400±100）mm，小車車身在允許范圍內(nèi)應(yīng)盡可能小，并且行走的軌跡也要盡可能的短，這樣才能夠避免小車車身碰到障礙物或者小車駛出乒乓球桌。

二、驅(qū)動部分

原理分析：根據(jù)小車功能要求，給定一重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置。該自行小車在半張標準乒乓球臺（長1525mm、寬1370mm）上，繞相距一定距離的兩個障礙沿8字形軌跡繞行，繞行時不可以撞倒障礙物，不可以掉下球臺。以小車繞行的圈數(shù)、以及碰倒或避開障礙的多少來綜合評定成績。在設(shè)計要求中，驅(qū)動部分是將物塊重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，并在有限的動能下，使小車能夠移動盡可能多的距離，讓成績達到盡可能好。

機構(gòu)分析：為達到既定要求，首先，在驅(qū)動機構(gòu)上，我們通過一個繩輪驅(qū)動機構(gòu)將重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車后輪的驅(qū)動動能，具體就是將繩子繞過高40cm的定滑輪，一端連在重物上，另一端固定的繞在驅(qū)動軸上，通過重物下落帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)后輪的驅(qū)動。然后，為了使小車運動的距離達到盡可能長，我們使用了一個齒輪傳動機構(gòu)，通過齒輪的運轉(zhuǎn)和傳遞，使得在繩長確定即能量一定的情況下，小車后輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)越多，進而盡可能的增加繞行的圈數(shù)，但在這個過正中，不能因為摩擦力的情況而發(fā)生自鎖現(xiàn)象，在這些情況下，我們抉擇出最佳的傳動比和傳力繩。驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡圖如下

三、傳動轉(zhuǎn)向部分

要實現(xiàn)盡可能多的使小車重復(fù)完成繞八字運動，傳動及轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵，此處我們來分析一下轉(zhuǎn)向機構(gòu)。

基本原理：

1、傳動機構(gòu)：傳動機構(gòu)的功能是把動力和運動傳遞到轉(zhuǎn)向機構(gòu)和驅(qū)動輪上。要使小車繞的圈數(shù)更多及按設(shè)計的軌道精確地行駛，傳動機構(gòu)必需達到傳遞效率高、傳動穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單重量輕等要求。在這些要求上我們想過以下幾種方法來解決：

1、不用其它額外的傳動裝置，直接由動力軸驅(qū)動輪子和轉(zhuǎn)向機構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡單。在不考慮其它條件時這是最優(yōu)的方式。

2、.帶輪具有結(jié)構(gòu)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(shè)計。

3.齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)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。

2、轉(zhuǎn)向機構(gòu)：轉(zhuǎn)向機構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。轉(zhuǎn)向機構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡單，零部件已獲得等基本條件，同時還需要有特殊的運動特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滿足要求的來回擺動，帶動轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。

能實現(xiàn)該功能的機構(gòu)有：凸輪機構(gòu)搖桿、曲柄連桿搖桿、曲柄搖桿、差速轉(zhuǎn)彎等等。

凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)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(yù)期往復(fù)運動。優(yōu)點：只需設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到任意的預(yù)期運動，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便；缺點：凸輪輪廓加工比較困難。在本小車設(shè)計中由于：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（滑動摩擦）

曲柄連桿搖桿 優(yōu)點：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不像凸輪機構(gòu)有時需利用彈簧等力封閉來保持接觸。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(shè)計較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運動要求較多或較復(fù)雜時，需要的構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)往往比較多，這樣就使機構(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，而且機構(gòu)運動規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加；機構(gòu)中做平面復(fù)雜運動和作往復(fù)運動的構(gòu)件所長生的慣性力難以平衡，在高速時將引起較大的振動和動載荷，故連桿機構(gòu)常用于速度較低的場合。在本小車設(shè)計中由于小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大故機構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機構(gòu)并不復(fù)雜，利用 MATLAB 進行參數(shù)化設(shè)計并不困難，加上個鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。對于安裝誤差的敏感性問題我們可以增加微調(diào)機構(gòu)來解決。曲柄搖桿 結(jié)構(gòu)較為簡單，但和凸輪一樣有一個滑動的摩擦副，其效率低。其急回特性導(dǎo)致難以設(shè)計出較好的機構(gòu)。差速轉(zhuǎn)彎 差速拐是利用兩個偏心輪作為驅(qū)動輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉(zhuǎn)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。差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車能走的最遠的設(shè)計方案。和凸輪同樣，對輪子的加工精度要求很高，加工出來后也無法根據(jù)需要來調(diào)整輪子的尺寸。（由于加工和裝配的誤差是不可避免的）綜合上面分析我們選擇曲柄連桿搖桿作為小車轉(zhuǎn)向機構(gòu)的方案。

機構(gòu)分析：首先，要實現(xiàn)繞八字運動，可以采用圓柱凸輪+搖桿。設(shè)計適當(dāng)?shù)臏喜?，圓柱凸輪做定軸轉(zhuǎn)動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)不斷的任意往復(fù)運動，通過分析走八字時轉(zhuǎn)向輪的運動規(guī)律可以獲得搖桿的運動規(guī)律，以此規(guī)律為依據(jù)可以分析出圓柱凸輪溝槽的軌跡。其次，要使八字盡可能多，這就要求我們必須減少能量損失，提高能量利用率?？紤]到齒輪具有效率高，工作可靠，傳動比穩(wěn)定的特點，我們采用齒輪傳動，通過一對嚙合的直齒輪機構(gòu)將驅(qū)動住的轉(zhuǎn)動傳遞給圓柱凸輪。另外為盡量減小摩擦帶來的能量損失，可通過使用潤滑油潤滑的方式來減小摩擦。小車傳動及轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡圖如下

四、理論分析

（1）小車軌跡形狀及長度

我們是根據(jù)伯努利雙扭線來設(shè)計小車的8字軌跡，它的直角方程是（x2+y2）2=a2（x2-y2），軌跡的周長C=5.244a，雙紐線

考慮到小車運動的實際情況，上圖中m,n兩點代表兩木樁，在autoCAD中畫出mn=300mm,400mm,500mm的圖像，求出周長。然后用EXCEL的函數(shù)功能求出不同樁距的相關(guān)數(shù)據(jù)

autoCAD繪制的雙紐線

Excel表格。

（2）圓柱凸輪溝槽的確定

1/21/2通過伯努利雙扭線，解出y=?（-x2+（8a2x2+a4）/2-a2/2），yy，=-x+4ax/(8x2+a2)1/2，求出y，這樣可以求出輪子的轉(zhuǎn)角為α，因為轉(zhuǎn)動桿的長度和前輪與轉(zhuǎn)動副的距離一定，分別可設(shè)b，a，c，利用三角函數(shù)求得桿的轉(zhuǎn)角為β=arcsin（csinα/b）(β取鈍角)，這樣溝槽的函數(shù)h=a*sin（α+β），利用h的變化設(shè)計溝槽，使輪子按照預(yù)定的軌跡轉(zhuǎn)動。

（3）小車后輪直徑齒輪傳動比

設(shè)小車運動軌跡長度為S，驅(qū)動軸齒輪對與凸輪同軸齒輪的傳動比為i，后輪直徑為D。根據(jù)設(shè)計要求，小車完成一次八字，圓柱凸輪旋轉(zhuǎn)一周，后輪旋轉(zhuǎn)i 周，即

i×πD=S

D=S/πi

第三篇：總結(jié)(無碳小車)

四川省第三屆無碳小車參賽總結(jié)

經(jīng)過無碳小車的設(shè)計與制作，讓我學(xué)到了很多很多，可謂是受益匪淺。從競賽開始到小車制作完成，再到小車順利運行，期間經(jīng)歷了汗水、忙碌與挑戰(zhàn)，我們不僅贏得了成功，而且我們收獲了失敗后走向成功的經(jīng)驗。在小車的比賽中，更讓我們這些處在“大山”中的目光與眼界得以開闊，得以豐富。讓我們看到自身的不足，讓我們明白人外有人，天外有天，更讓我們學(xué)到我們所學(xué)不到的東西。

在這學(xué)期開學(xué)后的第三個星期，老師就為我們公布了無碳小車的設(shè)計制作大賽的要求，同時要求我們進行自由組合，自行設(shè)計。我們的三人組合選擇了相對簡單的S型小車，我們的設(shè)計理念為“簡單、高效、靈活”。我們一開始借助了pore三維建模軟件和機械設(shè)計、機械制圖對小車進行了最初設(shè)計，根據(jù)計算和設(shè)定了數(shù)據(jù)，然后再pore進行分析，最后我們將圖紙與方案整理了出來。在于指導(dǎo)老師的交流中，我們才明白，我們的很多設(shè)計僅限于理論上，在實際的加工中是不能進行的，是加工不了的。在工藝和結(jié)構(gòu)上，要有可行性，對于不能加工的方案就是不合格的方案，無論怎么優(yōu)秀也只是徒勞。

加工時一個漫長的過程，而就是這個漫長的過程，卻是我們不斷成長，不斷進步，不斷走向成熟的收獲之路。在制作一開始，我們就要使用車床，鉗工，雖然之前我們也有過金工實習(xí)的課程，但是，卻并沒有這次的詳細，同時對工件的精度要求也沒有這次的高。在車床的使用中，我們不僅對車床有了新的了解，更對車床的使用更加的熟練，對刀、進刀、走刀、退刀以及刀具、工件的裝夾等等都讓我們得到進一步鞏固。在鉗工車間里，雖然都是純手工工藝，很是辛苦，但正因如此，我們是專業(yè)知識成長到了另一個高度，同時即鍛煉了我們的團隊合作能力，也鍛煉了我們的動手操作能力。通過車間的加工，以及老師的指導(dǎo)，讓我們明白，從一定程度上，加工精度，直接影響到小車的性能好壞，同時也讓我明白了動手加工能力對我們專業(yè)的重要性。

經(jīng)過近兩個月的加工，我們的小車也順利完工了，感覺工作已經(jīng)完成，而實際上，更大的困難才剛剛開始。我們接下來的工作就進入小車的調(diào)試階段。最開始，我們加上重物后，小車卻一臉泰然的原地站立，這無疑給了我們巨大的打擊，之后我們開始尋找各個方面的原因，最終在齒輪嚙合上找到了原因，而我們?yōu)榱诵≤嚨姆奖憧紤]，將小車的齒輪中心距改成可調(diào)式，輕松的解決了它。雖然調(diào)試過程中的問題看似簡單，但是卻是我們最致命的，如果它不能按照預(yù)定方案行走，那我們之前的一切努力都將付諸東流。這也讓我明白了，無論做什么事情，我們從頭到尾都要保持嚴謹?shù)男膽B(tài)對待，因為最細微的疏忽有可能成為我們走向成功的致命一擊。

通過這一段時間的努力，我們順利的通過了學(xué)校的比賽，26號參加了四川省第三屆無碳小車比賽，在報道的第一天，我們就看到了各個對的不同樣式，不同機構(gòu)，不同原理的作品。第二天開始了正式的比賽，我們的比賽分為幾個項目，三為建模與三D打印、車床使用、小車的拆裝調(diào)試與小車走樁三個項目，由于我們每組只有兩個人參加比賽，而參賽的項目安排卻讓時間相沖。我們原計劃是一個人做小車的拆裝調(diào)試，一個人做三D打印和車床，而突如其來的比賽時間安排卻讓我們措手不及，為了能夠順利完成比賽，我們采用了臨時更改計劃的方案。由培訓(xùn)過三D打印的同伴臨時培訓(xùn)我們沒有學(xué)過的人，在網(wǎng)上搜索打印軟件的界面進行培訓(xùn)。雖然是第一次接觸這個東西，我們進入場地后都感覺壓力很大，因為在進打印室之前，聽到過很多參賽隊都說，他們在學(xué)校都有練習(xí)，而我們卻是第一次接觸，而且還是臨陣磨槍。進入打印室后，我感覺手都有些發(fā)抖，但看到了界面后，心里好似有點安慰。順著頭天晚上的臨時培訓(xùn)，一步步的進行著，順利的完成了打印項目。因此我深有感悟，不管有多么難的事情，只要我們用心，認真對待，只要我們肯學(xué)，敢于面對困難，就沒有解決不了的事，重點在于你敢不敢去同它正面對戰(zhàn)。

我的第二個項目是小車的拆裝調(diào)試，在這個時候，我的隊友也完成了它的項目，同我一起進行最后一個項目，在拆裝室里，我們看到了很多的小車，有采用錐齒機構(gòu)的，有凸輪機構(gòu)的，也有四桿機構(gòu)的，各式各樣，但在我看到的小車中，卻沒有一個采用差齒結(jié)構(gòu)，而且他們的車子無論哪一輛都有著很多的結(jié)構(gòu)，和我們的車比起來他們的結(jié)構(gòu)可以用復(fù)雜來形容。但是，也有很大的一個特點，他們的車可以看出來，都是采用了線切割、銑床等加工出來的，比如說軸吧，我們的軸是采用C6140加工的，導(dǎo)致了軸出現(xiàn)很大的誤差，而其他學(xué)校的軸采用了銑床加工，可以達到一個很高的精度，在支架安裝上，我們采用的是尺塊劃線，打孔，固定，安裝，而采用銑床卻可以一次性加工成型，保證了孔的同軸度，為小車運行減小了誤差。同時這樣加工也讓小車外觀變得華麗。

還有最值得學(xué)習(xí)的一點就是，我們采用的傳動比的差別。我們學(xué)校所選用的傳動比均為1:6，而其他學(xué)校的傳動比卻基本維持在3~4之間，有的甚至更小1:1.5，我們巨大的傳動比，為我們穩(wěn)定速度造成了很多的麻煩，首先就是啟動時需要極大的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)運行起來時，速度不能有效的控制。而且我們的齒輪模數(shù)都很小，為0.75，而其他學(xué)校的模數(shù)基本在1以上，因為大的模數(shù)可以減小齒輪嚙合時造成的誤差。我想這些都是我們所應(yīng)該學(xué)習(xí)和借鑒的東西。

經(jīng)過這一段時間辛苦勞作，比賽終于結(jié)束了，雖然在S型的比賽中我們只得了第二名，但是在這個過程中，卻讓我們受益匪淺，感受頗多，學(xué)到了很多的知識與技能，為我的大學(xué)生活增添了別具特色的音符，讓我們的專業(yè)水平的到很大程度的提高。同時也增強了我們的自信心。最后，特別感謝指導(dǎo)老師以及金工實習(xí)的老師們對我們的指導(dǎo)與幫助，沒有他們的指導(dǎo)與幫助，就沒有我們今天的成就，真心的感謝他們，同時也要感謝學(xué)校給我們的這次學(xué)習(xí)的機會，我想它會讓我們在今后的學(xué)習(xí)生活中，激勵著我們不斷前行。

無 碳 小 車 參 賽 總 結(jié)

姓名：曹 定 剛 學(xué)號：201211302038 班級：2012級機制2班車號：S211

第四篇：無碳小車說明書

目錄

1.摘要..............................................................1 2.引言..............................................................1 3目的..............................................................1 4工作原理和設(shè)計理論推導(dǎo)............................................1 4.1總體結(jié)構(gòu).....................................................1 4.2設(shè)計方案介紹與計算分析.......................................2 4.2.1無碳小車模塊機構(gòu)介紹...................................3 5.設(shè)計總結(jié).........................................................8 6.附件

1.摘要

本作品是依據(jù)工程訓(xùn)練綜合能力競賽命題主題“無碳小車”，提出一種“無碳”方法，帶動小車運行，即給定一定重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)化為機械能并用來驅(qū)動小車行走的裝置。該小車通過微調(diào)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自動走“S“字直線繞障。此模型最大的特點是通過兩個不完全齒輪驅(qū)動前輪擺動，進行可調(diào)整的周期性擺動，使前輪的擺動節(jié)拍具有可調(diào)性。本文將對無碳小車的設(shè)計過程，功能結(jié)構(gòu)特點等進行詳細介紹，并介紹創(chuàng)新點。

2.引言

隨著社會科技的發(fā)展，人們的生活水平的提高，無碳對于人們來說，顯得越來越重要，建設(shè)無碳社會，使得生活更加的環(huán)保，沒有任何的污染。節(jié)能、環(huán)保、方便、經(jīng)濟，是現(xiàn)代社會所提倡的?，F(xiàn)在許多發(fā)達國家都把無碳技術(shù)運用到各個領(lǐng)域，像交通，家具等，這也是我國當(dāng)今所要求以及努力的方向。針對目前這一現(xiàn)狀，我們設(shè)計了無碳小車模型，用重力勢能轉(zhuǎn)化為機械能提供了一種全新的思路，以便更好的解決以上問題。

3目的

本作品設(shè)計的目的是圍繞命題主題“無碳小車”，即不利用有碳資源，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化原理，利用重力勢能驅(qū)動帶動具有方向控制功能的小車模型。這種模型比較輕巧，結(jié)構(gòu)相對的簡單，能夠成功的將重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，從而完成小車前行過程中的所有動作。

4工作原理和設(shè)計理論推導(dǎo)

4.1總體結(jié)構(gòu)

圖 1 無碳小車總體結(jié)構(gòu)

無碳小車模型的主要機構(gòu)有驅(qū)動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、行走機構(gòu)及微調(diào)機構(gòu)。主要部件如下圖2所示為小車整體模型。

圖 2 無碳小車模型

4.2設(shè)計方案介紹與計算分析 4.2.1無碳小車模塊機構(gòu)介紹

1.驅(qū)動機構(gòu)

本方案采用繩輪作為驅(qū)動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)。我們采用了梯形輪使能量轉(zhuǎn)化過程中有更合適的轉(zhuǎn)矩使驅(qū)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。同時做到了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，提高了能量利用率。繩輪機構(gòu)簡單，傳動效率高，且在針對不同場地導(dǎo)致的所需動力不同的情況，可通過調(diào)節(jié)繞繩位置來改變轉(zhuǎn)矩，使動力改變，增強適應(yīng)性。

2.轉(zhuǎn)向機構(gòu) 如圖，本方案采用了搖桿加兩個完全相同的不完全齒輪，實現(xiàn)可變周期性轉(zhuǎn)向?？紤]到摩擦、制造、安裝誤差的敏感性等因素，我們最終選用了搖桿加不完全齒輪的方案?？紤]到適應(yīng)場地的需求，我們將原來的一個不完全齒輪改為兩個，實現(xiàn)了不完全齒角度差的可調(diào)性。

圖 3 轉(zhuǎn)向機構(gòu)

3.行走機構(gòu)

行走機構(gòu)即為三個輪子，輪子又厚薄之分，大小之別，材料之不同需要綜合考慮。

有摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為

對于相同的材料 為一定值。

而滾動摩擦阻力：

M?N??

f?MR?3

N??R 所以輪子越大小車受到的阻力越小，因此能夠走的更遠。但由于加工問題材料問題安裝問題等等具體尺寸需要進一步分析確定。

由于小車是沿著曲線前進的，后輪必定會產(chǎn)生差速。對于后輪可以采用雙輪同步驅(qū)動，雙輪差速驅(qū)動，單輪驅(qū)動。

雙輪同步驅(qū)動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，無法確定其軌跡，不能夠有效避免碰到障礙。

雙輪差速驅(qū)動可以避免雙輪同步驅(qū)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，能較好的減少摩擦損耗，同時能夠?qū)崿F(xiàn)滿足要運動。單向軸承實現(xiàn)差速的原理是但其中一個輪子速度較大時便成為從動輪，速度較慢的輪子成為主動輪，這樣交替變換著。但由于單向軸承存在側(cè)隙，在主動輪從動輪切換過程中出現(xiàn)誤差導(dǎo)致運動不準確，但影響有多大會不會影響小車的功能還需進一步分析。

單輪驅(qū)動即只利用一個輪子作為驅(qū)動輪，一個為導(dǎo)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(qū)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，但前進速度不如差速器穩(wěn)定，傳動精度比利用單向軸承高。

雙輪差速和單輪驅(qū)動在“S”字直線繞障和“8”字繞障中都是可行的，但是相比之下，雙輪差速適合于“S“字直線繞障，而單輪驅(qū)動更加適合于8字繞障。因此我們選用雙輪差速。

綜上所述行走機構(gòu)的輪子應(yīng)有恰當(dāng)?shù)某叽纾捎脝屋嗱?qū)動。如果有條件可以通過實驗來確定實現(xiàn)差速的機構(gòu)方案。

4.微調(diào)機構(gòu)

微調(diào)部分所要實現(xiàn)的功能分為兩個部分：一是實現(xiàn)前輪最大轉(zhuǎn)角αm的變化，二是實現(xiàn)轉(zhuǎn)動周期的變化。根據(jù)所要實現(xiàn)的功能不同，微調(diào)機構(gòu)也位于兩個部分。

(1)搖桿微調(diào)機構(gòu)

通過改變搖桿的長度，使被約束桿的擺動幅度增大，進而使前輪的最大轉(zhuǎn)角αm發(fā)生改變。為了使αm的改變具有連續(xù)性，使小車可以適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境，此處采用微調(diào)滑塊（配有螺母緊固滑塊）式機構(gòu)。其調(diào)節(jié)具有連續(xù)性，且調(diào)節(jié)精 度較高。

圖 4 搖桿微調(diào)機構(gòu)

(2)不完全齒輪微調(diào)機構(gòu) 上文也指出，本方案采用了兩個完全相同的不完全齒輪作為主動輪，兩不完全齒輪之間有夾角β，此夾角的變化會造成兩不完全齒輪對從動輪的作用時間間隔發(fā)生改變，即：從動輪做時停時轉(zhuǎn)的間歇運動，而停、轉(zhuǎn)的時間長度發(fā)生改。

通過這一點可以調(diào)節(jié)行走路線中，長度路徑和轉(zhuǎn)彎路徑的長度。通過兩個微

圖 5 不完全齒輪機構(gòu)

調(diào)機構(gòu)的合理配合，基本可以實際行走任意路徑。4.2.2無碳小車設(shè)計的理論指導(dǎo)

1.運動原理

如上圖所示，重物下降時帶動繩輪的轉(zhuǎn)動，繩輪的轉(zhuǎn)動帶動輪的轉(zhuǎn)動，通過線傳動驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，再通過連桿將轉(zhuǎn)盤周期性的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為前輪的擺動。由后輪的直線運動與前輪的擺動運動結(jié)合一起，從而實現(xiàn)了近似正弦曲線的運動軌跡，完成任務(wù)。

2.尺寸分析

通過調(diào)節(jié)微調(diào)裝置，即：兩不完全齒輪角度配合，及微調(diào)滑塊的位置，可以完成走“S”字直線繞障路線，如下圖：

圖 6 “S"字直線繞障路線

由于采用了直線與曲線配合的行走路線，可盡量減少周期路程。（1）

?v后輪??后輪r后輪??B??green???vgreen??greenrgreenwith?and?vgreen?vpurple?vpurple??purplerpurple???purple??blue?v??rblueblue?blue

?vB??BrB??B??green?v??green??greenrgreenwith?and?vgreen?vblue

?vblue??bluerblue???blue??yellow?vyellow??yellowryellow?假設(shè)r已知，8個未知數(shù)7個方程，即只有一個自由變量：

v后輪K?r后輪rpurple?rgreenrbluer后輪rpurple???vbluergreenrblue

記于是：，則

v后輪?K?vblue，雖然不一定勻速，但可以對t積分，S后輪?K?sblue

K的物理意義在于，r后輪與rpurple的地位是等同的，其大小只會影響最后的精度，而不會影響比例（雖然看上去調(diào)整后輪的半徑似乎更能影響軌跡，實質(zhì)上并非如此，但是的確會影響轉(zhuǎn)的圈數(shù)，詳見下）（2）設(shè)???0,??，軌跡半徑為R，則直線段長：弧長為

tan?R:?????R?tan?:??????3??0.826?0.453:0.547??3時，比例為1??2?/3當(dāng) ? 6 設(shè)藍色上有兩組鋸齒，每走半個“S”字，藍色齒輪轉(zhuǎn)了1圈。

另設(shè)走直線時記為P1，走弧線時記為P2，半個?字中，直線段總長S1，弧線總

s1?S1???S2s,ss1??S1??12是關(guān)于藍22長，即有,由(1)的公式，可得，其中色齒輪的弧長。轉(zhuǎn)1圈，可知

s1?s2?2?rblue?s1?r?2???blue??s2?2?(1??)?sblue，故??rblue

可確定其比例，即位置角，同時也可得出

rblue的值無本質(zhì)影響（在K不變的?后輪K2?r后輪?K2?rbluer?blue）情況下）。又（其中，若增加blue的值，同時成比例增加r后輪的值，使K不變，則

K2不變，所以外輪還是轉(zhuǎn)這么多圈，相當(dāng)于成比例放大了。（半個周期里外輪轉(zhuǎn)多少圈在這里無關(guān)緊要，在其它分析里可能有用，反正也可以表出。）

由前輪傳導(dǎo)等等可以得出藍色齒輪周長尺寸路程，sblue，而對應(yīng)的走半個S字的S后輪由需要走的實際路程確定（后輪，B=Back），而

sblue與S后輪之間滿足q前述約束關(guān)系，這個K就可以調(diào)整了。（3）關(guān)于前輪傾斜角與軌跡半徑

若設(shè)前輪所處點與某一后輪所處點的距離為L，則軌跡半R?L2sin?2，可以實驗測得。經(jīng)過分析與測定，在實物測定之前，我們暫

前后輪軸距L：

150mm

后輪軸長D：

100mm 后輪半徑R：

80mm 最大齒輪半徑rred：

45mm 不完全齒輪半徑rgray： 40mm 定數(shù)據(jù)如下：

最小齒輪半徑ryellow：

8mm 其次小齒輪半徑rorange：10mm 其中各齒輪的模數(shù)為2，壓力角為20°。根據(jù)以上分析計算確定小車主要結(jié)構(gòu)的尺寸，如各個齒輪的分度圓半徑前后輪軸距，再根據(jù)主要結(jié)構(gòu)框架完成各個零件的設(shè)計，具體設(shè)計見CAD裝配圖和零件圖。

5.設(shè)計總結(jié)

經(jīng)過無碳小車整體方案的設(shè)計、零件加工、無碳小車的裝配以及后期的調(diào)試到完成參加比賽。在整個競賽參與過程中通過親手制作和對設(shè)計方案的思考讓我們團隊成員學(xué)習(xí)到了很多，總結(jié)無碳小車設(shè)計方案和參賽感想如下：

1.無碳小車采用雙輪差速，機構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)彎更為容易實現(xiàn)。

2.使用T型繩輪，使能量轉(zhuǎn)化過程中有更合適的轉(zhuǎn)矩使驅(qū)動力適中。3.采用多處微調(diào)機構(gòu)，便于糾正軌跡，避開障礙物。

4.使用不完全齒輪實現(xiàn)路徑改變，相同的重力勢能使小車的行程更遠。5.采用大的驅(qū)動輪，滾阻系數(shù)小，行走距離遠。6.方案設(shè)計過程還存在許多不足之處，例如小車制造加工精度要求相對較高，使加工零件成本高，且實際的現(xiàn)場加工條件很難達到實際需要的加工要求；微調(diào)各機構(gòu)都很費時，且調(diào)節(jié)到適當(dāng)配合需要一定技巧性等。

第五篇：關(guān)于無碳小車加工情況匯總

關(guān)于無碳小車加工情況匯總

工程訓(xùn)練中心：

機械工程學(xué)院參加大學(xué)生綜合訓(xùn)練競賽共五組成員，現(xiàn)圖紙已基本完成，需請訓(xùn)練中心予以加工（所需加工清單附后），部分所需材料小組自備，還需材料清單如下：

鋁合金：小齒輪：直徑60mm 厚度30mm圓柱 或長寬高=60x60x30的板材

大齒輪：直徑210x210x15圓柱 或長寬高=210x210x15的板材

鋁板：100x100x3板材40x40x3板材

60*250*10板材150*100*12板材

230*700*3板材

120*300*2板材 鋁棒：直徑4mm 長度100mm 鋁棒

直徑10mm 長度150mm 鋁

直徑20mm 長度180mm 鋁棒 直徑35mm 長度100mm 鋁棒

有機玻璃：車板：長寬高=440x230x5的板材 尼龍：后輪：直徑200mm 厚度30mm的圓柱

前輪：直徑50mm 厚度80mm的圓柱

線輪：直徑20

厚度20mm的圓柱 Q235：軸：直徑20mm 長度500mm的圓柱

直徑6mm 長度600mm的圓柱

直徑10mm 長度350mm的圓柱

板：長寬高=85x10x10的板材

重物：直徑為60mm 高度為80mm的圓柱

直徑為50mm 高度為65mm圓柱（重1KG）鐵絲：直徑為6mm 長度為350mm的鐵絲

直徑為4mm 長度為300mm的鐵絲

附：1.各小組成員及導(dǎo)師名單聯(lián)系方式；

2.需加工物品總清單。