无碳小车结构原理

1 无碳小车的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。

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。

要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均来自重物重力势能转换，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。

2 无碳小车机构运动设计和性能分析图1 无碳小车机构简图小车由重物下降通过尼龙线带动绕线轮为小车提供动力，由零件1，2,3,4,5无碳小车的机构与运动分析吴朝春 西南交通大学机械工程学院 四川成都 611756组成的曲柄连杆机构控制前轮的摆动实现小车的导向，利用齿轮传动将动力传递到后轮轴实现小车的驱动。

同时为了更好的实现小车的性能要求：位移路程比V、位移S、、跑偏量L、绕桩数N，对小车五大机构进行最大程度优化。

3 无碳小车机构分析3.1 无碳小车的结构组成无碳小车主要有五大机构构成： 1）支撑机构：小车的骨架，是各机构布置的基础；2）原动机构：提供小车运动的装置，实现重物块重力势能转变为小车的动能； 3）传动机构：将原动机构一部分能量传递到转向机构；4）转向机构：完成小车的导向，保证小车实现预定轨迹运行； 5）驱动机构：实现小车的前进 。

3.2 支撑机构的设计车辆底板承受较大的载荷，而且要求在强度足够的情况下，重量尽可能地小。

考虑到重量、加工成本等，底板采用3mm 厚的铝合金加工压制制作，底板前端叠加一块加固板增加转向部分的强度；后轮主轴支架，大齿轮轴支架采用5mm 厚铝合金板制作，而且采用一体成型的方法，减小零件数量。

铝的材料密度小，强度较大，而铝合金的性能更优于普通铝制材料，适合用来制作支架。

其次，为了制作和携带方便，将重物支撑架单独制作，将每一根支架杆两端攻螺纹，最后用螺栓固定到底板上。

S形转向运动无碳小车改进研究随着环境保护意识的日益增强，无碳交通工具的需求也越来越大。

在这一背景下，S形转向运动无碳小车成为了人们关注的焦点。

它不仅可以满足人们对环保交通工具的需求，还具有稳定性和高效性的优势。

目前S形转向运动无碳小车仍然存在着一些问题和不足之处，需要进行改进研究。

本文将围绕S形转向运动无碳小车进行改进研究，探讨其技术原理、存在的问题以及改进方向。

一、S形转向运动无碳小车的技术原理S形转向运动无碳小车是一种新型的环保交通工具，其技术原理主要包括车身结构设计、动力系统和转向系统。

车身结构设计是S形转向运动无碳小车的基础，它需要具备轻量、坚固、稳定的特点。

动力系统则是小车的动力来源，可以采用电力或其他清洁能源。

转向系统是小车行驶过程中至关重要的部分，它需要具备灵活、稳定的特点，以确保小车行驶的顺利和安全。

尽管S形转向运动无碳小车具有诸多优势，但在实际运行中仍然存在一些问题。

现有的S形转向运动无碳小车在转向灵活性和稳定性方面还有待提高。

小车的动力系统需要进一步优化，以提高能源利用率和行驶里程。

小车的安全性也需要加强，特别是在复杂道路和恶劣天气条件下，小车需要具备更强的适应能力。

针对上述问题，我们可以从以下几个方面进行改进研究：1. 转向系统的优化。

可以采用新型的电子控制系统，提高小车的转向灵活性和稳定性，增强小车在复杂道路条件下的控制能力。

2. 动力系统的优化。

可以研发新型的高效电池或者利用太阳能等清洁能源作为动力来源，以提高小车的能源利用率和行驶里程。

3. 安全性的提升。

可以引入先进的智能驾驶辅助系统，提高小车在恶劣天气和复杂道路条件下的安全性和稳定性。

4. 车身结构的优化。

可以采用新型的轻量材料和结构设计，提高小车的稳定性和安全性。

S形转向运动无碳小车的改进研究是一项具有重要意义的工作。

通过不断地改进和优化，我们可以进一步提高小车的性能和安全性，满足人们对环保交通工具的需求，推动无碳交通工具的发展。

《机器人创新设计》课程报告题目：无碳小车功能原理方案创新设计2020年12月3 日1 功能原理方案设计概述 (2)1.1功能原理方案设计 (2)2功能原理方案设计 (2)2.1原动机构 (2)2.2传动机构 (3)2.3转向机构 (4)2.4行走机构 (4)2.5微调机构 (5)2.6小车整体外观 (6)2.7 小车运动方程 (6)3设计总结 (9)4参考文献 (10)1 功能原理方案设计概述1.1功能原理方案设计“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功能原理方案设计2.1原动机构原动机构的作用是将质量为1Kg的重块（￠50×65 mm，普通碳钢）铅垂下降产生的重力势能转化为小车的驱动力。

通过分析我们知道原动机构需要满足以下具体要求：1.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。

2.到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小，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摩擦可能不一样，在不同的场地小车是需要的动力也不一样。

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。

基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述随着环境保护意识的增强，无碳能源的研究和应用逐渐成为人们关注的焦点。

为了推动无碳交通工具的发展，本文将设计一种基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车，以实现无碳出行的目标。

本文将对平面凸轮机构进行介绍和分析。

平面凸轮机构是一种常见的机械传动装置，能够将转动运动转化为直线运动。

通过合理设计凸轮轮廓曲线及相关参数，可以实现各种复杂的轨迹运动。

基于此原理，本文将设计一种特殊的“8”轨迹，将无碳小车的运动限制在固定轨道上，从而实现规律性的运动。

本文将对双“8”轨迹无碳小车的结构进行设计。

无碳小车由车身、轮轴、轮胎和传动装置等组成。

车身是承载整个结构的主要部分，必须具备足够的强度和稳定性。

轮轴是将车轮与车身连接的部件，需要具备较高的刚度和耐磨性。

轮胎是与地面接触的部件，需要具备良好的抓地性能和耐久性。

传动装置是将电能转化为动力的部件，需要具备高效率和可靠性。

接下来，本文将详细介绍双“8”轨迹无碳小车的工作原理。

该小车的运动轨迹呈现双“8”字形，通过凸轮机构的驱动，使得小车在轨道上来回摆动。

为了保证小车的平稳运动，设计中需要考虑凸轮轮廓曲线的形状、角度和速度等参数，并通过合理调节来实现理想的运动效果。

本文将对双“8”轨迹无碳小车的优缺点进行评估和展望。

相比传统的燃油车辆，无碳小车具有零尾气排放、低噪音和环保等优点，能够有效减少空气污染和交通噪音。

由于无碳能源的储存和供应仍存在技术难题，无碳小车在能源消耗和续航里程等方面仍然有待改进。

基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计是一项具有挑战性和实用性的工程项目。

通过合理设计和优化，可以为无碳交通工具的发展做出贡献，并推动低碳环保生活方式的普及。

基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述一、引言随着环境保护意识的日益增强，无碳排放的交通工具越来越受到人们的青睐。

由于电动汽车的高昂成本和充电设施的不足，传统的轨道交通工具成为了一种备受关注的替代方案。

在这种背景下，我们设计了一款基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车，旨在为城市短途出行提供一种环保、便捷的解决方案。

二、设计原理1.平面凸轮机构平面凸轮机构是一种通过凸轮的旋转运动驱动其他零部件做直线运动的机构。

它由凸轮、摆杆和从动件三部分组成，通过凸轮的旋转运动可以实现从动件的直线往复运动。

这种机构具有结构简单、可靠性高、行程可调、工作平稳的特点，适合用于小型交通工具的设计。

2.双“8”轨迹双“8”轨迹是一种符合双线性运动规律的轨迹，其运动规律可通过平面凸轮机构实现。

这种轨迹具有起始和终止速度为零、加速度和减速度相等的特点，适合用于小车在城市道路上的行驶。

三、设计方案1.车身设计小车采用轻质材料制造，车身尺寸紧凑，重量轻便，符合城市短途出行的需求。

设计采用空气动力学原理，减小风阻，提高续航里程。

2.驱动系统小车采用电动驱动，搭配高效率电池，实现零碳排放。

同时配备智能能量回收系统，通过制动能量回收，提高能源利用率。

3.悬挂系统小车采用独立悬挂系统，提高通过性和舒适性。

悬挂系统采用可调节气压减震器，适应城市道路的不同路况。

4.控制系统小车采用智能控制系统，实现自动巡航、自动泊车、自动避障等功能。

同时配备GPS 导航系统，提供最优行驶路线。

四、设计特点1.环保小车采用电动驱动，零碳排放，符合现代城市的环保理念。

2.便捷小车尺寸小巧，转弯半径小，适合在城市道路上穿行，提供便捷的出行方式。

3.智能小车配备智能控制系统，实现自动驾驶、自动泊车等功能，提高驾驶便利性。

4.安全小车配备多重安全系统，保障行车安全。

同时采用轻质材料，减小车辆自重，提高操控稳定性。

五、应用前景基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车具备环保、便捷、智能、安全的特点，适合用于城市短途出行。

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。

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。