无碳小车结构设计报告样本

无碳小车报告一，无碳小车数据核算阶段在小组分工中我主要负责soliworks设计，无碳小车主要要是计算取值。

首先第一天我们就确定了用曲柄摇杆机构。

主要是因为我们采用了连接头这种有多个自由的的连接装置，才不会被卡死。

接下来是计算正弦曲线的长度，苦学了近一天MATLAB才勉强算出来最后我们综合考虑取了0.4-1-2.64这组数据，然后我们取得后轮半径是100cm最后算出传动比为4.2:1，所以我们决定选用4:1的比例（主要是因为市面的齿轮的齿数限制）接下来是我们定的初始参数，轮子r=100mm d=4mm单向轴承csk8pp 车架150*200 齿轮齿数分别是40齿和10齿，前轮22*2 轴d=8 和立式轴承座！对于转向差速问题，我们选用了单向轴承来实现差速，但是其实到后面好像没起什么作用，不知道是不是因为前轮的取材还是因为后轮本来就有问题，这都是后话了。

二，小车的加工阶段当数据都出来的时候我们就开始加工了，本来我以为可以休息一下的，但是后来车架一直没有得到解决，主要是一开始我们就在纠结什么数控，其实想我们这种选用pc板的小车你用数控其实是很不方便的，就像我们把车轮平一样，没有想到我居然后面融了，就变形了，对此真的是一个败笔。

希望后面的人可以注意一下这一点，有时候没有必要来时纠结一种方法，结果白白浪费了时间，到后面没办法就叫在塑料板上划线，然后手动加工了这是干的，接下来是负责数控编程，就洗轮子，小车的连杆摇杆和组装就是由我来了，我只能说小组的合作真的要相互配合，不然很容易出问题，在加工上才方向设计和加工时很有不同的，比如这之前的车架布局在后面的加工时发现组装时发生了干涉，我只能说是我们之前想的太美好。

所以在设计的时候我们最好为自己后面组装留多点空间，不会到时会很尬尴，哎。

不过后面还有问题就是因为重物的重心问题了，主要是稳定性的问题！三、设计构想及方案此机械传动的无碳小车由重力势能作为动力，驱动小车以预定的轨迹运动，根据运动的轨迹不同可以设计不同的传动机构以实现不同的功能。

无碳小车机构设计方案一：设计目标：1：重力势能最大限度的转化为小车的动能;2：小车能够自动的转向绕开障碍物;3：行驶的距离最大化；二：设计思路：1：小车的动力来自于重物下落的重力势能。

用皮带将重物与驱动轮轴连接，通过重物下降使皮带带动后轮轴旋转，从而实现小车的运动。

然而重物下落不可避免的要与小车碰撞从而造成能量损失。

为使重力势能最大限度转化为动能（重物与小车碰撞时速度最小或为零），则需要重物的下降过程是静止——加速——匀速——减速——静止。

而这样的过程要通过改变主动力矩实现。

具体是通过一根大小合适的锥形轴，改变动力线缠绕的半径。

从而改变主动力矩，使其与摩擦阻力矩之间的大小发生转变。

2：要使小车自动转弯，首先需要将后轮的运动传递给转向机构，其次需要设计一套装置利用后轮传递过来的运动实现前轮的偏转与还原。

最后为达到有规律的自动转弯，需进行运动参数计算，得到行驶路线图，通过小车行驶一个周期的距离前轮偏转两次，设定传动比，设定转向部件尺寸与安装位置。

3：行驶距离最大化，是需要各种其他损失最小化。

可以让小车的路线为直线——曲线——直线，即通过一个装置使小车在需要转向时转向并快速回复直线行驶，以避免曲线行驶造成的能量消耗。

也可以在小车结构尺寸设计时在满足其它条件后尽量减小尺寸，从而减小小车的重力和阻力。

三：详细设计方案1）小车结构尺寸如图所示2）机构分析1：动力机构：后轮的主运动通过缠绕在锥形轴上的皮带带动，当重物下降，带动皮带运动，皮带带动轴即后轮运动。

由于皮带缠绕在半径大小不等的锥形轴上，在起始时转动半径较大，启动转矩大，有利于启动。

启动后，转动半径开始减小（随缠绕的锥形轴半径减小），转速提高，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。

当重物距小车很近时，转径再次变小，皮带的拉力不足以使主动轴转动，但由于惯性，重物减速下降，直至与小车接触，此时重物速度很小或为零。

2：传动机构：后轮上通过键连接一个齿轮，模数为1，齿数17，然后与另一根轴（过渡轴）上齿数51的齿轮啮合，实现了一级传动比i=3，然后同一根轴上的另一模数为1，齿数17的齿轮被轴带动，它和第三根轴（转向动力轴）上齿数为68的齿轮啮合，实现了二级传动比i=4。

2014年****工程训练综合能力竞赛无碳小车设计报告参赛者：指导老师：2014/10/151、设计概述“无碳小车”是将重力势能转换为机械能，使小车实现行走及转向功能的装置。

小车由能量转换机构、传动机构、转向机构和车身构成，首先通过能量转换机构获得动力来驱动后轮转动，继而通过传动机构将运动传给转向机构使转向轮，利用横纵向直线运动复合运动使转向轮呈正弦波形周期性摆动，从而避开设置在波形内固有间距的障碍物。

具体设计为小车以1kg重物块下落500mm产生的重力势能作为动力，通过线绳带动齿轮轴等传动机构，单轮驱动；通过正弦机构带动前轮周期性摆动实现转向。

无碳小车结构设计总装图如图所示。

2、设计思路和方案小车的设计分为三个主要阶段：功能分析、、制造加工调试2.1功能分析对小车功能要求进行分析，寻找功能元解，将小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构六个模块。

对每一个模块进行多方案设计，综合对比选择最优的方案组合。

2.2参数分析与个性化设计利用Solidworks软件进行小车的实体建模、部分运动仿真。

对方案建立数学模型进行理论分析，使用MATLAB软件分别进行能耗规律分析、运动学分析、动力学分析、灵敏度分析，得出小车的具体参数和运动规律。

2.3 机械总功能分解及功能元解表1.势能转向小车形态学矩阵2.4 机构选型基本原则①满足工艺动作和运动要求。

②结构最简单,传动链最短。

③原动机的选择有利于简化结构和改善运动质量。

④机构有尽可能好的动力性能。

⑤机器操纵方便、调整容易、安全耐用。

⑥加工制造方便，经济成本低。

⑦具有较高的生产效率与机械效率。

2.5转向机构分析目前，能够实现无碳小车车轮转向控制的机构主要有曲柄摇杆机构、正弦机构（曲柄移动导杆机构）、RSSR空间四杆机构凸轮推杆机构和圆轮导杆机构。

这5 种机构在结构和功能上有各自的特点。

转向机构是本小车设计的关键部分，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。

无碳小车设计报告范文v40(20221015)-图文广州大学第二届工程训练综合能力竞赛暨第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛竞赛项目：“S”型赛道场地竞赛成员：张伟鑫、古剑峰、冯燕柱学院：机械与电气工程学院指导老师：刘长红时间：2022年10月12日要我们对小车分别进行机械设计、工艺方案设计、经济成本分析、以及工程管理方案设计等。

其中，机械设计包括方案设计及修改、机构运动分析以及机构力分析等。

重物下落，通过滑轮机构把重物产生的拉力减半，并沿着与重物连接的细线传递到绕线轴中，从而传递到同轴的传动机构中，通过一定传动比的传动机构将转动速度加大，并把动力传到同轴的驱动轮驱使小车前行。

另外，传动机构也把动力传递给转向机构支持小车前轮转向，从而实现小车自动规避障碍物。

小车的功能分析图如下。

图3小车功能分析图2/433）要实现把滚轴的回转运动转换为前轮转向轴的水平滑动，且前轮的左右摆幅相同，实现小车前轮的转向问题，要且保证传动的准确配合。

4）将连续转动变为周期性摆动，可选择的机构很多，从机械设计的高效率和结构简单原则上作对比，在考虑好安装精度，传递效率、结构复杂程度以及成本高低后，选择相应的机构。

2.1.4微调机构1）微调机构一般配合转向机构存在，通过调节转向机构的尺寸信息以适应不同间距的比赛条件。

2）一台小车至少含有一个粗调装置和一个微调装置为宜，以做到快速并精确调整。

3）需通过多次试验确定最佳微调位置对应的最佳路线。

4）结构简单，调整方便。

2.2方案比较根据小车上各个机构进行比较，主要从原动机构、传动机构、转向机构和微调机构四个方面展开。

2.2.1原动机构方案一：捆绑着重物的细绳绕过定滑轮后被捆绑在绕线圈上并与绕线圈缠绕。

重物下降，捆绑着重物的细线绕过定滑轮，带动与后轮轴同心的绕线圈转动，进而驱动后轮转动和传动机构工作。

绕线轴呈锥形。

方案二：捆绑着重物的细绳分别绕过定滑轮和动滑轮后被捆绑在绕线圈上并与绕线圈缠绕。

目录1 结构设计………………………………………………………… 1.1 结构组成………………………………………………… 1.2 工作原理…………………………………………………装2 力学分析……………………………………………………… 2.1 运动分析………………………………………………… 2.2 动力学分析……………………………………………… 2.3 强度校核………………………………………………… 3 材料及成本分析……………………………………………… 4 参考文献…………………………………………………………订线报告书 辽宁工程技术大学 科技方法训练 报告书1 结构设计1.1 结构组成该车有两部分组成，分为前车身和后车身，前车身放配载荷，后车身为驱动车身。

其结构如图装订构件 1-9 构成车身的框架，其中 4,5,6 的作用是使车身稳定，构件 10 为支架，为重物 下落提供一定高度， 构件 11 的作用是重物下落时使构件 10 能稳定存在， 不发生倾斜。

1.2 工作原理重力势能转化为动能，重物由支架顶端下落，联接重物的绳子被拉伸，绳子通过滑轮 绕在轴上，绳子拉伸带动轴转动，小车产生动能。

当重物下落到小车框架上是，由于线框架有空隙，重物会落在地上，这时后车身由于重物的原因停止前进，前车身由于惯 性将继续前进，但是小车减小了摩擦阻力，走的更远。

2 力学分析2.1 运动分析驱动r1 r2>>r3, 转矩 M= f ⋅ R ,轮的转矩 M = f ⋅ R ，初始时摩擦力为静摩擦第1页报告书 辽宁工程技术大学 科技方法训练 报告书 力，为了使小车运动，原动力 f 要大于最大静摩擦力，拉力 F 一定 转矩 MM1 = F ⋅r1 ，轮的= f ⋅ R ， f1 越大，原动力 f1 越大， f1 越大，初始角加速度就越大，转动的就越快车启动的就快。

运动时，M 物 g= F +m 物 a 线+ F 阻, 随着速度增加，F 阻先减f 小，a 线增加， a 轮增加，轮的转矩 M 增加，原动力 2 与 F 成正比，F 增加；也就装是说 F 与 a 线的变化一致，随着速度增加， F 阻逐渐增加， a 线减小， F 减小，轮 的转矩M = f ⋅ R ， M 2 = F ⋅r2 ，原动力 f 2 与 F 成正比的比例减小，那么 f 2 减小的r f f 更多，逐渐等于阻尼转矩，小车做匀速直线运动。

无碳小车设计方案模板篇一：无碳小车工艺设计报告模板篇二：无碳小车工程管理方案设计第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛工程管理方案设计总 2 页产品名称零件名称第 1 页无碳小车编号：生产纲领生产批量600 台/年 50 台/月1、工程管理方案概述（1）针对 600 台/年的生产纲领，即 50 台/月，为小批量生产。

装（2）轴类零件采用车削加工；齿轮采用线切割机床进行加工；车轮采用车削、铣削加工；底盘及各类支架采用铣削加工；装配调试由钳工完成；标准件外购。

（3）根据实际生产数量的要求，确定每月生产零件的件数（每个零件的数量要比成品数量多），并根据此数据来确定所需购进材料数量。

2、生产过程组织（1）生产过程空间组织形式：针对 600 台/年的生产方式，生产组织既要保持较好的连续性，又要有一定的柔性考虑，空间组织的设施布置选择为学校名称：山东大学工程训练中心成组流水线。

①确定生产节拍，零件月产 50 件，按照一个月工作 22 天，每天一班工作 8 小时，时间利用率设为 90%，计算该零件的生产节拍为：订 190min/件；②由 600 台/年的生产纲领确定流水线生产设备数量。

（2）生产过程时间组织形式：根据小车零部件的加工及装配工艺选择分散及顺序加工，集中装配的生产组织形式。

3、主要设备资源配置由 600 台/年生产工艺确定生产的设备数量：车床 2 台，铣床 2 台，线切割机床 1 台，台钻床 1 台，钳工工作台 1 台。

4、人力资源配置线人员配置为：设计工艺 1 人，计划生产管理1 人，采购 1 人，车工 2 人，数控铣工 2 人，线切割操作工 1 人，钳工 1 人，检验 1 人，包装入库 1 人。

车间内部人员组织形式按设备工艺特点分布。

单件小批量大多采用通用设备，手工操作的比重较大，操作人员技能水平对产品质量与加工效率影响较大，故人员安排较为灵活，并尽可能培养多面技能操作员工。

-1-总 2 页第二届全国大学生工(转载于: 小龙文档网:无碳小车设计方案模板)程训练综合能力竞赛第 2 页无碳小车编号：生产纲领生产批量600 台/年 50 台/月工程管理方案设计产品名称零件名称5、生产进度计划与控制装生产过程：产品设计及工艺—生产计划—采购(毛坯，工具，工装，标准件)—毛坯入厂检验—生产车间—过程检验—装配—终检—包装—入库。

无碳小车设计简要
本设计的无碳小车主要由车架部分、驱动部分和转向部分组成，主要构件有：定滑轮、支架、转轴、，齿轮、齿轮条、连杆机构等。

无碳小车驱动与转向原理图
小车驱动部分的工作原理：由重物拉动绳子（绳子另一端接齿轮条）齿轮条带动轮轴上对应的齿轮1及车轮转动同时通过齿轮2及齿轮3将发条拉紧直至重物落在小车上的弹片（作用是将齿轮3拨开使其大端齿轮与齿轮5配合进而使发条释放能量）同时齿轮条脱离齿轮。

发条释放能量带动齿轮3旋转同时通过齿轮3带动齿轮5旋转（齿轮5固定在轮轴上，其作用是将齿轮3的反响旋转转为正向旋转）从而使小车加速运行！
小车转向部分的工作原理：小车在运行过程中，通过圆锥齿轮6（固定在转轴上）带动圆锥齿轮7旋转，设车轮半径为0.1m,即当小车行驶1m时齿轮5旋转20圈，此时齿轮6旋转半圈通过连杆机构带动前轮向左或向右偏转，从而完成转向动作！
小车转向装置示意图。

无碳小车设计方案模板篇一：无碳小车工艺设计报告模板篇二：无碳小车工程管理方案设计第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛工程管理方案设计总 2 页产品名称零件名称第 1 页无碳小车编号：生产纲领生产批量600 台/年 50 台/月1、工程管理方案概述（1）针对 600 台/年的生产纲领，即 50 台/月，为小批量生产。

装（2）轴类零件采用车削加工；齿轮采用线切割机床进行加工；车轮采用车削、铣削加工；底盘及各类支架采用铣削加工；装配调试由钳工完成；标准件外购。

（3）根据实际生产数量的要求，确定每月生产零件的件数（每个零件的数量要比成品数量多），并根据此数据来确定所需购进材料数量。

2、生产过程组织（1）生产过程空间组织形式：针对 600 台/年的生产方式，生产组织既要保持较好的连续性，又要有一定的柔性考虑，空间组织的设施布置选择为学校名称：山东大学工程训练中心成组流水线。

①确定生产节拍，零件月产 50 件，按照一个月工作 22 天，每天一班工作 8 小时，时间利用率设为 90%，计算该零件的生产节拍为：订 190min/件；②由 600 台/年的生产纲领确定流水线生产设备数量。

（2）生产过程时间组织形式：根据小车零部件的加工及装配工艺选择分散及顺序加工，集中装配的生产组织形式。

3、主要设备资源配置由 600 台/年生产工艺确定生产的设备数量：车床 2 台，铣床 2 台，线切割机床 1 台，台钻床 1 台，钳工工作台 1 台。

4、人力资源配置线人员配置为：设计工艺 1 人，计划生产管理1 人，采购 1 人，车工 2 人，数控铣工 2 人，线切割操作工 1 人，钳工 1 人，检验 1 人，包装入库 1 人。

车间内部人员组织形式按设备工艺特点分布。

单件小批量大多采用通用设备，手工操作的比重较大，操作人员技能水平对产品质量与加工效率影响较大，故人员安排较为灵活，并尽可能培养多面技能操作员工。

-1-总 2 页第二届全国大学生工(转载于: 小龙文档网:无碳小车设计方案模板)程训练综合能力竞赛第 2 页无碳小车编号：生产纲领生产批量600 台/年 50 台/月工程管理方案设计产品名称零件名称5、生产进度计划与控制装生产过程：产品设计及工艺—生产计划—采购(毛坯，工具，工装，标准件)—毛坯入厂检验—生产车间—过程检验—装配—终检—包装—入库。

课程设计报告书题目：无碳小车的设计系部：机制专业：机械设计制造及自动化班级: 11级姓名:徐明杨鑫王书安指导教师:莫xx 机械设计程设课计任务书一、设计题目无碳小车的设计1.设计布置方案1 无碳小车示意图功能设计要求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。

该无碳小车在前行时能够自动避开赛道上米，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。

机械设计课程设计任务书1.前言本次课程设计的内容是起重机传动装置的设计，主要内容是综合运用机械课程和其他所学课程的知识，通过对减速器的设计来熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力，从而进一步巩固，加深和开阔所学知识。

同时通过设计计算，绘图及运用技术标准，规范，设计手册等有关资料，熟练掌握公式编辑器，AutoCAD 绘图，MATLAB 计算编程，CATIA 绘图的能力，掌握全面的机械设计技能。

本文在完成设计任务的前提下，编写了大量的MA TLAB 程序，以及用CA TIA 绘制了部分三维模型，为下一步的深入研究，减速器数据库的设计，三维建模提供了保障条件。

2设计任务2.1设计题目：无碳小车的设计 2.1.1设计布置方案图1 无碳小车示意图2.1.2设计要求以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车。

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。

该无碳小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物（每间隔1米，放置一个直径20mm 、高200mm 的弹性障碍圆棒）。

2.1.3已知条件（1）重力势能为5焦耳； （2）g=10m/s 2；（3）重块（￠50×65 mm ，普通碳钢）重量为1KG 铅垂下降来获得，落差400±2mm ；. （4）重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。

2.1.4设计功能要求要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得，不可使用任何其他的能量形式。

无碳小车设计报告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），竞赛时统一用质量为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。

要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。

要求小车为三轮结构，具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。

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）车架设计减轻小车质量，在保证小车运动平稳的前提下尽可能的减小车身的重量，在4J的重力势能的前提下尽量减少损耗，让更多的能量转化为小车的动能，进而行驶更远的距离。

车架不用承受很大的里，精度要求低。

考虑到重量加工成本等，车架材料选用有机玻璃制作成三角底板。

（2）原动机构原动机构的作用是将重块的重力势能转化成小车的驱动力。

就效率和简洁性来看，我选择的是轮绳。

小车对原动机构还有其他的具体要求。

1.驱动力适中，不至于小车转弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。

2.达到终点前重块竖直方向的素的尽可能小，避免对小车过大的冲击。

同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，重块本身还有较多的动能未释放，能量利用率不高。

3.由于不同的场地对轮子的摩擦可能不一样，在不同的场地小车需要的动力也不一样。

因此原动机构还需要根据不同的需要调整其驱动力。

基于以上分析，制作可调的输出驱动力绳轮原动机构，如下图所示。

无碳小车结构设计报告1、设计概述结构设计首先要求工作原理明确，能够达到预期的功能。

此次需要设计的无碳小车其主要功能是绕过前行道路上的障碍物，障碍物为等间距共线排列，因此转化成机械方面的原理即要求小车有周期往复运动装置；并且小车的能量来源为重物重力势能，因此需要有传动装置是重力势能传递到往复运动动装置。

无碳小车结构设计其次要求小车系统能够稳定运行，既有良好的机械性能，根据题目要求小车应在两米宽的轨道上行走，小车上装有的负载不能在小车前行过程中掉落，这要求使小车能够平稳前进，小车应不致翻到或冲出轨道。

结构设计再则要有良好的结构工艺性，以便高效、合格、经济地加工出所需要的产品。

既然是无碳小车，则要使小车成本低却性能好效率高。

当然一个好的结构设计还应具有良好的外观造型，产品在满足功能要求的前提下，具有良好的结构工艺性和漂亮的外观造型，是设计所追求的目标。

2、主要零件分析后轮由于后轮为驱动轮，稳定性要好，通过使其轮缘加厚，中间质量分布较少，转动惯量增大，达到蓄能的效果。

后轮轴重物下落时的绕线轮及皮带轮中较小的一个可以设计在轴上，轴上还应有与轴承配合的地方。

中轮轴为了方便小车在重物下降完毕之后重新启动，引入皮带轮，使手摇杆能独立于驱动轮的运动控制重物的上升。

蜗杆为使小车能绕开障碍物，其前进速度和转向角速度必须满足要求，也就是说，驱动系统和转向系统之间的传动比要适当，此处我们选用蜗杆传动齿轮轴齿轮轴需要带动曲柄滑块机构的曲柄转动，为减少中间传动环节，可将曲柄与齿轮轴作为一体。

连杆由于在曲柄滑块机构运转过程中，连杆上下运动会消耗重力势能，因此连杆质量应尽可能小，在设计中应去掉多余的材料。

前轮前轮作为转向轮，其与地面的接触面积越小越好，我们可将前轮外缘设计为圆弧状（橡胶套），与地面的接触为线接触，可使前轮转向对小车轨道偏移造成的误差降到最低。

当然还有其它零件，设计比较简单，这里不再赘述，但是所有零件的设计都应该能满足要求并以工艺合理与经济为前提。