无动力逆风小车作品说明书

无碳小车设计项目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。

摘要通过对第二届全国大学生工程训练参赛作品“无碳重力势能小车”的分析。

发现小车在设计方面存在不足。

为了改进小车的不足之处，对小车的结构部分进行重新设计。

通过每一阶段的深入分析把设计尽可能向最优设计靠拢。

根据小车功能要求，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。

首先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。

确定的方案为：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、转向机构采用曲柄摇杆、行走机构采用单轮驱动实现差速、微调机构采用微调螺母。

然后对方案进行理论分析，综合考虑零件材料性能、加工工艺等，进而得出了小车的具体参数和运动规律。

关键字：工程训练；参赛作品；重力势能小车；AbstractBased on the second national college engineering training entries" carbon-free gravitational potential energy car" analysis. Find cart in the design deficiencies. In order to improve the deficiency of the trolley car, a portion of the structure redesign. Through each phase of the in-depth analysis of the design as possible to move closer to optimal design.According to the functional requirements of the trolley car, divided into frame, driving mechanism, a transmission mechanism, a steering mechanism, a walking mechanism, a fine adjustment mechanism of six modules, modular design. First, for each module performs multiple design, through comprehensive comparison and choose the optimal scheme of combination. Determining the scheme are: frame with triangular bottom plate type, motive mechanism adopts a conical shaft, the drive mechanism adopts gear, steering mechanism with crank rocker, walking mechanism driven by a single wheel to achieve differential, fine tuning mechanism by fine adjustment nut. Then the scheme theory analysis, considering the parts and materials properties, processing technology, and then the specific parameters, and movement rules.Keywords:engineering training; entries; gravitational potential energy;目录摘要............................................................................................................. Abstract. (I)第1章绪论 01.1小车功能设计要求 01.2小车的设计方法 0第2章方案设计 (1)2.1重块支架 (2)2.2原动机构 (2)2.3传动机构 (3)2.4转向机构 (4)2.5行走机构 (5)2.6微调机构 (5)第3章技术设计 (6)3.1影响小车性能主要因素的分析 (7)3.1.1能耗规律分析 (7)3.1.2运动学分析 (9)3.1.3动力学分析 (13)第4章典型零件的设计及强度校核 (14)4.1 主动齿轮的设计 (14)4.2 主动齿轮的强度校核 (16)4.2.1齿轮的设计计算 (16)第五章典型零件加工工艺的分析及编写 (19)5.1驱动轴加工工艺分析 (19)5.1.1零件结构及其工艺性分析 (19)5.1.2零件技术要求分析 (19)5.2 驱动轴加工工艺编写 (20)结论 (21)致谢 (22)附录 (23)参考文献 (09)CatalogChinese abstract ...............................................................................................Abstract (I)First chapter Introduction (4)1.1 Car functional design repuirements (4)1.2 Car design method (4)The second chapter Scheme design (2)2.1 A heavy block bracket (3)2.2 Driving mechanism (3)2.3 Transmission mechansim (4)2.4 Steering mechansim (5)2.5 Walking mechansim (6)The third chapter Technical design (7)3.1 Analysis of the factors affecting the performance car (8)3.1.1 Energy dissipation analysis (8)3.1.2 Kinematic analysis (8)3.1.3 Dynamics analysis (14)The fourth chapter Typical part desgin and strength check (16)4.1 Driving gear desgin (16)4.2 Driving gear strength (17)3.1.3 Dynamics analysis (17)The fifth chapter Typical part machining analysis preparation of (20)5.1 Drive shaft processing technology analysis (20)5.1.1 Parts of the structure and process analysis (20)5.1.2 Technical requirements of (20)5.2 Drive axle processingpreparation (21)Conclusion (22)Thank (23)Appendix (24)Reference (29)第1章绪论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。

目录一绪论1.1本届竞赛命题主题1.2小车功能设计要求1.3小车整体设计要求1.4 小车的设计方法二方案设计2.1 路径的选择2.2自动转向装置2.2.1 前轮转向装置2.2.2 差速转向装置2.2.3 小结2.3 能量转换装置2.4 车架2.5 微调部分三参数的设计3.1 路径参数的确定3.2 自动转向装置参数的确定3.2.1 前轮转向装置参数的确定3.2.2 差速转向装置参数的确定3.2.3 小结3.3 能量转换装置参数的确定3.4 车架参数的确定3.5 微调部分参数的确定四小车的工程图4.1 小车部分零件工程图4.2小车各装置工程图4.3小车总装配图五评价分析5.1小车优缺点5.2 小车的改进方向六附录一绪论1.1本届竞赛命题主题本届竞赛命题主题为“无碳小车”。

要求经过一定的前期准备后，在集中比赛现场完成一套符合本命题要求的可运行装置，并进行现场竞争性运行考核。

每个参赛作品要提交相关的设计、工艺、成本分析和工程管理4项成绩考核作业。

1.2小车功能设计要求设计一种小车，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），比赛时统一用质量为1Kg的重块（￠50×65 mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差400±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许从小车上掉落。

图1为小车示意图。

图1：无碳小车示意图竞赛小车在前行时能够自动交错绕过赛道上设置的障碍物。

障碍物为直径20mm、高200mm的多个圆棒，沿直线等距离摆放。

以小车前行的距离和成功绕障数量来综合评定成绩。

见图2。

图2：无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图1.3小车整体设计要求无碳小车体现了大学生的创新能力，制作加工能力，解决问题的能力。

并在设计过程中需要考虑到材料、加工、制造成本等各方面因素，并且小车具有下列要求：1.要求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。

攀枝花学院本科毕业设计（论文）8字无碳小车的设计与制作学生姓名：学生学号： 200910603046院（系）：机械工程年级专业： 2009级机械设计制造及其自动化指导教师：助理指导教师：二〇一三年六月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。

第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛欧阳家百（2021.03.07）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。

无碳小车设计说明书(一等奖作品)1.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:王金卫指导老师：刘吉兆陈丰峰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.使其每个零件或结构件具有平衡性已达到减小摩擦.提高校车整体平衡的目的。

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、转向机构采用四连杆机构、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杆。

其中转向机构利用了调心轴承、关节轴承.圆锥滚子轴承。

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。

小车大多的零件是标准件、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。

目录1.摘要 (1)2.引言 (1)3目的 (1)4工作原理和设计理论推导 (1)4.1总体结构 (1)4.2设计方案介绍与计算分析 (2)4.2.1无碳小车模块机构介绍 (3)5. 设计总结 (8)6.附件1.摘要本作品是依据工程训练综合能力竞赛命题主题“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“S"字直线绕障。

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总体结构图 1 无碳小车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2所示为小车整体模型。

图 2 无碳小车模型4.2设计方案介绍与计算分析4.2.1无碳小车模块机构介绍1.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。

目录前言第1章、绪论 (4)1.1 参赛主题 (4)1.2 功能分析 (4)1.3 设计方法 (4)第2章、轨迹和行走机构选型与计算 (6)2.1 轨迹和行走机构选型 (6)2.2 轨迹参数计算 (7)第3章、控制机构选型与计算 (10)3.1 控制机构选型 (10)3.2 放大机构的设计 (12)3.3 凸轮的设计 (13)第4章、传动机构选型与计算 (16)4.1 传动机构选型 (16)4.2 齿轮系的设计 (16)4.2 尺寸参数校核 (17)第5章、动力机构选型与计算 (19)5.1 绕绳轮安装位置分析 (19)5.2 力分析 (20)5.3 前轮转向阻力矩的计算 (23)5.4 弹簧劲度系数的计算 (23)5.5 尺寸参数的获取 (23)5.6 质量属性参数的确定 (26)5.7 参数的计算 (27)5.8 绕绳轮最大半径的确定 (29)第6章、微调机构简介 (30)第7章、误差分析及效率计算 (31)7.1 误差分析 (31)7.1.1 设计误差 (31)7.1.2 参数误差 (31)7.1.3 加工与装配误差 (31)7.2 传动效率的计算 (32)7.2.1 动力机构效率的计算 (32)7.2.2 传动机构效率的计算 (33)7.2.3 控制机构效率的计算 (34)第8章、仿真分析 (35)第9章、综合评价及改进方案 (37)9.1 综合评价 (37)9.2 改进方案 (39)第10章、参考文献 (40)第11章、附录 (40)11.1 机构运动简图及装配图 (40)11.2 小车三维装配图及爆炸图 (42)第1章、绪论1.1 参赛主题第三届全国大学生工程训练大赛的竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。

这次竞赛包含两个竞赛项目。

第一个项目与往届竞赛相同，为小车走“S”形线路绕杆。

竞赛项目二为小车走“8”字形线路绕杆。

通过商量，我们选择的竞赛项目为项目二。

1.2功能分析根据本次竞赛规定，竞赛项目二是小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）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。

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。

作品设计说明书之阿布丰王创作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（原念头构、传念头构、执行机构、控制部份、辅助部份）把小车分为车架、原念头构、传念头构、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,通过综合比较选择出最优的方案组合.我们的方案为：车架采纳三角底板式、原念头构采纳了带轮轴、传念头构采纳带轮、转向机构采纳凸轮机构、行走机构采纳双轮驱动.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份运动仿真.在实体建模的基础上对每一个零件进行了详细的设计,综合考虑零件资料性能、加工工艺、本钱等.小车年夜多零件是标准件,可以购买,同时除部份要求加工精度高的部份需要特殊加工外,年夜大都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摘要2一绪论41.1命题主题41.2小车功能设计要求41.3小车整体设计要求51.4小车的设计方法6二方案设计72.1车架82.2原念头构82.3传念头构82.4转向机构92.5行走机构10三技术设计103.1建立数学模型113.2参数确定143.3零部件设计153.4小车运动仿真分析18四小车制作调试及改进204.1小车制作流程204.2小车调试方法204.3小车改进方法20五评价分析215.1小车优缺点215.2小车改进方向21六参考文献22一绪论1.1命题主题根据第四届全国年夜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“立异设计能力、制造工艺能力、实际把持能力和工程管理能力”四个方面的要求.1.2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、以及避开障碍的几多来综合评定成果.给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2）,竞赛时统一用质量为1Kg×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,不允许失落落.要求小车前行过程中完成的所有举措所需的能量均由此能量转换获得,不成使用任何其他的能量形式.小车要求采纳三轮结构（1个转向轮,2个驱动轮）,具体结构造型以及资料选用均由参赛者自主设计完成.1.3小车整体设计要求小车设计过程中需要完成：结构方案设计、工艺方案设计、经济成天职析和工程管理方案设计.命题中的工程管理能力项要求综合考虑资料、加工、制造本钱等各方面因素,提出合理的工程规划.设计能力项要求对参赛作品的设计具有立异性和规范性.命题中的制造工艺能力项以要求综合运用加工制造工艺知识的能力为主.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获得了比力清晰开阔的设计思路.作品的设计需要有系统性规范性和立异性.设计过程中需要综合考虑资料、加工、制造本钱等给方面因素.构）.,,车架采.能实.小车对原念响行走.2.达到终点前重物竖直方向的速度要尽可能小,防止对小车过年夜的冲击.同时使重物的势能尽可能的转化到驱动小车前进的动能,如果重物竖直方向的速度较年夜,重物自己还有较多势能未释放,能量利用率不高.3.机构简单,效率高,便于加工制作.2.3传念头构传念头构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上.要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶,传念头构必需传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等.1.带轮具有结构简单、传动平稳、价格昂贵、缓冲吸震等特点但其效率不是很高.2.齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定但价格较高,不容易加工制作.因此在第一种方式不能够满足要求的情况下可优先考虑使用齿轮传动.2.4转向机构转向机构是本小车设计的关键部份,直接决定着小车的功能.转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能,结构简单,零部件已获得等基本条件,同时还需要有特殊的运动特性.能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动,带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能.能实现该功能的机构有：凸轮摇杆、曲柄连杆等等.凸轮摇杆：优点：只需设计适当的凸轮轮廓,即可使从动件得就任意的预期运动,而且结构简单、紧凑、设计方便；缺点：凸轮轮廓加工比力困难.曲柄连杆：优点：运动副单元面积所受压力较小,且面接触便于润滑,故磨损减小；两构件之间的接触是靠自己的几何封闭来坚持接触.缺点：一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹,且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时,需要的构件数和运动副数往往比力多,这样就使机构结构复杂,工作效率降低,发生自锁的可能性增加.综合上面分析我们选择凸轮摇杆作为小车转向机构的方案.2.5行走机构行走机构即为三个轮子,轮子又厚薄之分,年夜小之别,资料之分歧需要综合考虑.由摩擦理论知道摩擦力矩与正压力的关系为：.而滚动摩擦阻力：所以轮子越年夜小车受到的阻力越小,因此能够走的更远.由于小车是沿着曲线前进的,后轮肯定会发生差速.对后轮可以采纳双轮同步驱动,双轮差速驱动.双轮同步驱动肯定有轮子会与空中打滑,使小车运动发生偏差,但由于小车速度较小时,可以年夜年夜减小差速带来的影响.双轮差速驱动可以防止双轮同步驱动呈现的问题,可以通过差速器或单向轴承来实现差速.但差速器的构造较为复杂,且由于单向轴承存在侧隙,在主动轮从动轮切换过程中呈现误差招致运动禁绝确.综上所述行走机构的轮子应有恰当可调的尺寸,经过加工和本钱的综合考虑我们选用双轮同步驱动.三技术设计技术设计阶段的目标是完成详细设计确定个零部件的的尺寸.设计的同时综合考虑资料加工本钱等各因素.3.1建立数学模型通过对小车建立数学模型,可以实现小车的参数化设计和优化设计,提高设计的效率和获得较优的设计方案,充沛发挥计算机在辅助设计中的作用.因此,我们采纳了Matlab软件辅助设计.小车后轮直径计算：function [D2] =fD2(LC,n)%D2 小车后轮直径%LC 小车行驶一个周期的路程%n 小车行驶一个周期,后轮转的圈数.%(确定n之后,也就确定了后轮轴与凸轮轴的转速比为n:1)D2=LC/pi/n;End推杆伸长量计算：function [Delta] = fDelta(theta,yT)%yT 导向杆长%Delta 凸轮的推杆伸长量（假定伸长为正,缩短为负）%theta 小车前轮转角（假定左转为正）Delta=yT*sin(theta);end小车路径上某点的曲率半径计算：function [r] = fr(x0,r0,l)%fr 求小车路径上某点的曲率半径%r0 零点处曲线的纵坐标,r0-y/2>10,y为两后轮间距%l 两个障碍物间距,700~1300% fx01,fx02 分别为fx0的一阶导,二阶导fx01=r0*pi*sin(pi*x0/l)/l;fx02=r0*(pi^2)*cos(pi*x0/l)/(l^2);r=(1+(fx01^2))^(3/2)/fx02;end小车前轮转角计算:function [theta] = ftheta(r,x )%theta 小车前轮转角（假定左转为正）%r 小车路径上某点的曲率半径%x 前轮轴与后轮轴间距theta=atan(x/r);end小车行驶一个周期的路程计算：function [ LC ] = fLC(r0,l)%运用第一类曲线积分,当被积函数为1时,即求曲线长度%r0 零点处曲线的纵坐标,r0-y/2>10,y为两后轮间距%l 两个障碍物间距,700~1300%LC小车行驶一个周期的路程x0=sym('x0');%r0=sym('r0'); l=sym('l'); %使结果带有r0和l这两符号f=sqrt(1+r0^2*pi^2*(sin(pi/l*x0))^2/(l^2));LC=int(f,0,2*l);LC=double(LC); %将结果转化为数值.结果带有符号时不能使用end凸轮轮廓曲线绘图:l=800; %两个障碍物间距,700~1300r0=150; %零点处曲线的纵坐标,r0-y/2>10,y为两后轮间距x=200; %前轮轴与后轮轴间距yT=30; %yT 导向杆长rj=10; %凸轮基圆半径x1=72; %凸轮轴(轴1)与前轮轴水平间距x2=72; %轴1与轴2间距x3=48; %轴2与轴3间距x0=0;r=fr(x0,r0,l);theta=ftheta(r,x);maxDelta=fDelta(theta,yT); %maxDelta 推杆最年夜伸长（或缩短）的量maxDeltaxT=x1-rj-maxDelta; %xT凸轮的推杆长度xT i=1;for alpha=0:0.0001:2*pix0=alpha*l/pi;r=fr(x0,r0,l);theta=ftheta(r,x);Delta=fDelta(theta,yT);TL=rj+maxDelta+Delta;n(i)=alpha;m(i)=TL;i=i+1;%hold on;%polar(alpha,TL); %描点法画出凸轮轮廓%plot(x0,Delta); %检查Delta(推杆伸长缩短量)随x0变动而变动的情况%plot(x0,theta); %检查theta（前轮转角）随x0变动而变动的情况%hold off;endpolar(n,m);%axis equal; %描点时,使横纵坐标单元间距相等3.2参数确定单元：mm前轮轴与后轮轴间距x=200导向杆长x=30凸轮基圆半径R=10凸轮轴(轴1)与前轮轴水平间距x=80轴1与轴2间距x=72轴2与轴3间距x=483.3零部件设计1.需加工的零件：a．驱动轴、传动轴b．车轮c.轴承座d.底板e.凸轮2.可购买的标准件：内圈Φ10的深沟球轴承、7个分歧弹性模量弹簧、M8方形内六角螺栓3.部份加工零件二维图3.4小车运动仿真分析为了进一步分析本方案的可行性,我们利用了Solidworks进行了静态仿真.四小车制作调试及改进4.1小车制作流程4.2小车调试方法小车的调试是个很重要的过程,有了年夜量的理论依据支撑,还必需用年夜量的实践去验证.小车的调试涉及到很多的内容,如车速的快慢,绕过障碍物,小车整体的协调性等.（1）小车的速度的调试：通过小车在指定的赛道上行走,丈量通过指定点的时间,获得多组数据,从而得出小车行驶的速度,通过试验,发现小车后半程速度较快,整体协调性能不是太好,于是车小了绕绳驱动轴,减小过年夜的驱动力同时也增年夜了小车前进的距离.（2）小车避障的调试：虽然本组小车各个机构相对来说较简单,但损耗能量稍多,同时避障也不是很好,可以通过改变摇杆与凸轮的接触实现微量调节.4.3小车改进方法1.结构优化：为了提高能量的利用效率,在不影响使用条件的情况下,可以削减不需要的部份.2.机构优化：为了提高能量的转换效率,在稍微增加本钱的情况下,可以考虑使用齿轮传动.五评价分析5.1小车优缺点优点：（1）小车机构简单,加工制作方便；（2）采纳塑料材质,质量较轻,有利于行驶较远的距离.缺点：小车精度要求高,使得加工零件本钱高,由于差速的存在影响小车的绕弯以及能量的有效利用率.5.2改进方向小车主要的缺点是精度要求非常高和存在差速问题,相信改进小车的精度和差速问题,,小车便能达到很好的行走效果.。