无碳小车ppt

• 由此可以得到小车初始速度V1=4.27（m/s), 碰撞之后的速度为v2=4.3(m/s) • 小车能行驶的 距离为12.8（m)，即绕过障 碍物12个。
可以这么说，只要给定的参数一 定，小车一切在我们的控制之中
徽标：新时代
• 图示为两只手，一只为人的手，一只为机械手，， 一起怀抱地球。意思是通过人类自觉的努力，和利 用高科技的机械设备，会使地球变得更加绿色，更 加节能，人们的生活也会变得更加幸福快乐，从而 一个新时代即
所以 w 总 w1 w 2 0.05 0.05 sin 0.005 cos 0.5 cot 令 f ( ) 0.05 0.05 sin 0.005 cos 0.5 cot 对 f ( )求导取极限 得 62 时损耗的能量最少 w 0.298 ( J ) 所以取 62 根据式子 1， 2， 3，得到 r 0 15 mm
1 2 1 2 1 2 1 2 w m 0 ( v 0 v 1 )m 1 v 1 m 2 v 2 v 0 2 2 2 4 0 . 05 0 . 05 sin 0 . 005 cos
根据能量守恒有，碰撞损耗的能量w1
w 2 umg cos s 0.5 cot
得出 v00 .2 (m s)
F0=8.16（N）
小车的速度
r1 v1 v0 r0
重物碰撞之前的下落时 间是 t 3 .1 (s)
• 2.转向原理 • 根据要求，使小车走s形曲线，即要求小车转弯到 最远点要绕过障碍物7cm,并且小车要走过水平50cm 的距离。以200cm为周期，即

简易无碳小车
指导老师：伍利群 隆文革 设计者 ：李峰 黄沅根 卢志理 2010年11月12日

LOREM
LOREM
h
19
重心位置要合理
LOREM
LOREM LOREM
LOREM
LOREM
h
20
理论验算
小车移动的距离为（以A轮为参考）
ds R d2
当转向杆与驱动轴间的夹角为α时，曲柄转过的角度为 θ1则与满足以下关系：
α=atan((sin(θ1/i2)*r1)/c) 当小车转过的角度为时，有
未来车人类 仇熠聪、孙敏杰、刘璐
h
1
小车的大致外观
h
2
设计前的分析
小车车体的设计 转向系统的设计 传动系统的设计 轨迹调整机构的设计 重力势能转化系统的设计 速度控制系统的设计
h
3
小车车体的设计
小车车体：承载小车的重量，连接 小车的各个部件，各个尺寸要求合 理，车体有较好的刚性，并且重量 较小，能最大限度的降低小车的重 心
h
4
转向系统的设计
实现小车转向轮的左右摆动，要求左右摆角要相等，有利于减小压 力角，并且要易于加工和调整，有较好的稳定性；
h
5
传动系统
实现动力的传递以及运 动的传递，并且要求前 轮与后轮有一定的传动 比，有利于提高能量利 用率和有较好的工艺性
h
6
方向调整 机构
实现小车整体摆动角度 的微调，调整小车的运 动轨迹，实现稳定的无 极调节；
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
h
23
LOREM IPSUM DOLOR

键的选择和主轴尺寸

根据GB/T 1096-2003， 主轴上直径为10mm处键选为键 宽b*键高h为3*3的圆头键(A型) ，键长为5mm；直径为6mm处 键选为键宽b*键高h为2*2 键长 为5mm的单圆头键（C型）。
转向传动齿轮

转向传动齿轮由四个齿轮 组成。其中齿轮1和车轮轴组 装。齿轮1和齿轮2传动比为 2.5。齿轮2与不完全齿齿轮3 装在同一个轴上。
小车底板厚度为5毫米。材料选用有机塑料板。因为小车所受 载荷比较小，为了减轻小车的质量，可以选用透明的有机塑料 作为小车的底板材料。
2，原动机构

原动机构的作用是将重块的 重力势能转化为小车的驱动力。 能够实现这一功能的方案很多， 就效率和简洁性来看绳轮方案最 优。而且还有其他的具体的要求： 1，驱动力适中，这儿驱动力已 定；2，重块在下落过程速度要 适中，以免小车的速度过快，而 且让重力势能能够尽可能的转化 为小车的动能；3，机构尽量简 单，小车仿真见PROE）
齿根圆 df1=d1-2hf=（z1-2ha*-2c* ）*m=45mm 基圆 db1=d1*cosα=46.98mm

齿根圆 df2=d2-2hf=（z2-2ha*-2c* ）*m=15mm 基圆 db2=d2*cosα=18.79mm

转向传动齿轮
齿轮3（不完全齿，齿数为10） 齿轮4
连杆和连架杆的材料均选为铝合金材，一方面便于加工；另 一方面也可以满足强度要求。连杆在齿轮转动时，可以带动 较短的连杆和前车轮完成转向。
连杆长度的确定与 前车轮的转动角度
小车前进过程中， 转向是通过转向齿轮和 偏心轮以及连杆运动实 现的。前轮在转到最大 角度45°时，此时连杆的 移动距离与前车轮直行 时的的连架杆长度相同 。如图所示，长度a与长 度b和长度c相等。图示 位置为前车轮顺时针转 到极限位置。

建议
未来应加大科研力度，提高无碳小车的可靠性和安全性，同时也应加快技术进步、完善政策 法规以及鼓励投资和生产，推动无碳小车的发展。
3
国家政策的支持
未来政策的转变将使无碳小车得到更好地推广和应用。政府将加大对可持续交通 方式的支持，鼓励推广无碳小车作为替代交通工具。
结论
优点
无碳小车环保、节能、高效，是未来城市交通发展的重要方向，可显著改善空气质量、缓解 交通拥堵，成为城市居民出行不可替代的选择。
不足之处
无碳小车的问题主要集中在价格上，目前花费成本仍然高于传统燃油车。此外，充电不便、 续航里程还有待提升。
智能控制系统
无碳小车装备了智能控制系统，包括上位机、控制器、传感器等多种设备。可以实时监测能 量状态、车速、里程等数据，有效管理能源消耗。
能源管理
1
双向充放电
2
无碳小车电池具有双向充放电功能，能
够实现对电池的快速充电以及能量回馈，
提高电池的使用效率。
3
回收回能
无碳小车配备制动回馈系统，能将制动 过程中的动能转换为电能进行储存，回 收制动能量。
运输配送
无碳小车适合城市中小型货物 的运输配送，免于交通瓶颈和 尾气污染，同时提高了运输效 率，满足日益增长的快递和末 端配送需求。
未来展望
1
技术升级
未来无碳小车将建立更加完善的能源管理与控制技术系统，避免因反复充电和发 电而导致的能源消耗，提高无碳小车的使用效率。
2
生产效率的提高
随着工厂生产的成本和效率水平的不断提高，未来无碳小车的成本也将得到有效 控制，使无碳小车在大规模生产和销售的前景越来越好。
作为可持续交通方式之一，无碳 小车不仅为城市交通拓宽了选择， 还可以改善空气质量，缓解交通 拥堵，减少碳排放等，拥有十分 重要的意义。

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较多，这样就使机构结构复杂
，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律
对制造、安装误差的敏感性增加；机构中做平面复杂运动和作往复
运动的构件所长生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动
8
2 整体设计思路
。
17
3 结构设计及参数选
择
车轮轴的尺寸见图3-4
图3-4 车轮轴尺寸
图3-5 绳轮轴的尺寸
18
3 结构设计及参数选
择 槽轮轴尺寸见图3-6
图3-6 槽轮轴尺寸
图3-7 转向轴尺寸
19
3 结构设计及参数选
择 槽轮轴尺寸见图3-6
图3-6 槽轮轴尺寸
图3-7 转向轴尺寸
15
确定3 结情构设计况及参下数选，凹轮槽的宽度尺寸由转向 转向最大择转向角度为 。转向轴心与
两轴心距离为85mm。在SolidWorks草 凹槽的中心距离，参见图3-3。
图3-3 凹槽中心距示意图
16
3 结构设计及参数选
择
转向轮的设计
转向轮随着轴向轴的偏转而 偏转，转向轮起到调整小车 转弯的作用，转向轮不应过 大，一般小于后轮的尺寸， 设定转向轮的半径为25mm
。这里设定车轮转过3圈，则可以计算出无碳小车的车轮半径为 =126.8mm，为了方便制作取半径为 =125mm
齿轮的确定
确定了无碳小车的车轮半径后，根据
(3-5)
ds= *d =
其中齿轮2于齿轮1的传动比i=
12
3 结构设计及参数选
择 可知齿轮1和齿轮2的传动比决定了无碳小车初始速度的大小，适当 的调节齿轮的转动比，确定齿数大小的比例，从而可以得出齿轮半

速度控制
在八字绕行的过程中，需要在适当的时候加速或减速，以适应赛道的变化。同时还需要注意控制小车的速度，以 避免在转弯时出现速度过快导致失控的情况。
CHAPTER 04
无碳小车八字绕行的优化策略
优化路径规划的方法
01
02
03
优化路径规划算法
采用更高效的路径规划算 法，如遗传算法、蚁群算 法等，以寻找最优的路径 。
调整小车的悬挂系统和车轮位置，确保小车在运动过程中保持平衡。
实验方法与步骤
步骤二：实验操作 将电源连接到无碳小车，确保小车的电机正常工作。
将测量工具放置在起点和终点之间，测量小车行驶的距离和时间。
实验方法与步骤
01
02
03
04
操作小车完成八字绕行，注意 观察小车的运动轨迹和速度变
化。
步骤三：数据记录与处理
实践教育
通过设计和制作无碳小车，可以培 养学生的实践能力和创新思维，提 高对物理原理的认识和理解。
无碳小车八字绕行的历史与发展
历史
无碳小车八字绕行的历史可以追溯到20世纪初期，当 时一些物理学家和工程师开始探索利用物理效应驱动 的小车设计。随着技术的不断发展，无碳小车八字绕 行的设计和制作技术也不断完善和提高。
精细化控制
通过增加路径规划的精细 化控制，实现小车在行驶 过程中的平稳性和准确性 。
建立动态模型
根据环境变化建立动态模 型，实现小车对环境的自 适应能力。
调整小车的机械结构
优化车轮设计
改进车轮的设计，提高车 轮的抓地力和行ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ稳定性 。
调整车体结构
优化车体的结构，减轻小 车的重量，提高小车的响 应速度和稳定性。
CHAPTER 02

后续展望
展望无碳小车8字应用的未来和发展，以及解决交通问题的新思路。提供相关 资源和资料，鼓励更多人加入减少环境污染的行动。
总结
简要回顾课件的内容和要点，强调环保的重要性，并鼓励大家使用无碳小车8字来减少环境污染，共同建设可 持续发展的未来。
Q&A
解答听众提出的问题，消除疑虑，提供相关资源，以促进进一步的学习和交 流。
设计原理
探索无碳小车8字的设计原则，比如轻质材料、高效能源利用和空气动力学设计等。详细解释设计原理及其优 点。
制作流程
深入了解无碳小车8字的制作流程，提供制作材料清单和制作过程所需的工具 和步骤。让你能够亲身体验制作的乐趣和成果。
实践演示
通过展示无碳小车8字的实际使用效果，你将亲自见证其优秀性能和创新特点。详细演示使用过程和关键技巧。
《无碳小车8字》PPT课件
探索无碳小车8字的创新设计和环保力，为你带来一场关于可持续交通的精 彩冒险。
简介
无碳小车8字是一种环保交通工具设计，利用清洁能源实现零碳排放。本课件将介绍无碳小车8字的概念，并概 述后续内容。
环保意义
为了保护环境，我们需要采取行动。介绍环保的重要性，并阐明无碳小车8字的环保优势和可持续发展。

标志说明
（1）设计说明： 整个徽标是一个椭圆形的圈，包围着一个加油机字样的N和英文字母“CAR”， 代表着“No Carbon”无碳，简单明了地说明了这届大赛的主题。同时，英文字 母“CAR”也代表着我们所做的无碳小车。其次，选用绿色为标志的主色调，代表 着绿色环保，和谐自然。且外面的椭圆圈，代表着能量的意识，说明了势能与动 能相互转换的过程。同时，椭圆圈又是一圈圈跑道，代表着无碳的道路永无止境。 最后，以整体上看，整个图形像一只眼睛。看着远方，对未来全球实现无碳充满 希望。 （2）材料：45钢 （3）制作：激光打标机 喷漆
※ 创新点简述
本小车采用的转向方案中，曲柄是在一 个圆盘上，在不改变小车机构的前提下，可 以调节曲柄和连杆的长度，从而避免了安装 时的局限。同时，可以根据两个障碍物的距 离改变后，相应的调节曲柄和连杆的长度， 以适应不同宽度的赛道。此外，后轮可以根 据不同赛道的地面更换相对应材料的外胎。
驱动轴3与细绳2的连接处为阶梯槽型，局部放大图如下：
全国大学生工程训练综合能力竞赛命题原则
◆创新设计能力 ◆制造工艺能力 ◆实际操作能力 ◆工程管理能力
1、设计说明
2、方案说明
下面请大家看一下机构仿真
3、计算部分
通过整理以上方程，带入合理参数，使用 Matlab软件分析得到小车的运动轨迹。（如 下图）
参数确定 单位：mm 转向轮与曲柄轴轴心距 b=145; 摇杆长c=32; 驱动轮直径D=120; 驱动轮A与转向轮横向偏距 a1=78 驱动轮B与转向轮横向偏距 a2=78; 驱动轴与转向轮的距离d=145; 曲柄长r1=22; 绳轮半径r2=16
① 启动阶段（时间很短）：细绳绕图中的左边大轴运 动，此时驱动转矩大于阻尼转矩，重块加速下降； ② 匀速阶段（时间较长）：细绳绕图中的中间中轴运 动，此时驱动转矩约等于阻尼转矩，重块以较低的 速度匀速下降； ③ 结束阶段（时间较短）：细绳绕图中的右边小轴运 动，此时驱动转矩已经小于阻尼转矩，但是由于惯 性小车依然运动，重块减速下落至车架，碰撞产生 的能量损失较小。

设计方案
驱动装置：质量为一千克的重块从距小车平板565mm位置上（ 驱动装置：质量为一千克的重块从距小车平板565mm位置上（落 565mm位置上 500mm+重块高65mm）下落。 重块高65mm 差500mm+重块高65mm）下落。通过细线以及滑轮连接到小车驱动轴 上。经过这样一个系统可以实现把重块的重力势能转化为小车的动 能。 传动系统：通过齿轮齿数的不同，来改变传动比，以确保固定 传动系统：通过齿轮齿数的不同，来改变传动比， 的周期。 的周期。 转向机构：通过双曲杆摇柄机杆连接槽轮及前轮， 转向机构：通过双曲杆摇柄机杆连接槽轮及前轮，使转向轮按 照严格的正弦曲线形走，实现最终的预想轨迹。 照严格的正弦曲线形走，实现最终的预想轨迹。 车身体：多处掏空，减轻重量。载重利用槽机构， 车身体：多处掏空，减轻重量。载重利用槽机构，既减轻了重 又保证重物不滑落。 量，又保证重物不滑落。
问题处理：转向轮提前、降低车身板确保平稳。 问题处理：转向轮提前、降低车身板确保平稳。
轨迹图

感谢您的聆听！ 请评委点评指导！
实体俯视图
驱动装置：滑轮及梯形轴完美设计。 驱动装置：滑轮及梯形轴完美设计。 传动装置：利用改变传动比调整周期。 传动装置：利用改变传动比调整周期。
转向机构：正弦曲线槽轮机构。 转向机构：正弦曲线槽轮机构。
材料选择：铝质轻、易加工、高精度。 材料选择：铝质轻、易加工、高精度。
简单轻便的小车存在一个问题，平稳度不够。 简单轻便的小车存在一个问题，平稳度不够。
辽宁省首届大学生工程训练 综合能力竞赛
参赛队伍： 参赛队伍：沈阳理工大学应用技术学院代表队 指导教师： 指导教师： 参赛选手： 参赛选手：
设计原理
给定一重力势能，根据能量转换原理， 给定一重力势能，根据能量转换原理，设计出一个 轻便、 轻便、巧妙并且精准的将重力势能转换为机械能并可以驱 动小车的装置。 动小车的装置。

控
制
机
构
轨迹调节
通过跟换齿轮z4使轨迹图安比例反放大。其中齿轮参数为m=0.5,z1=40， z2=80，z3=20，z4=60/80/100。
本文中说的主要是z4=60障碍物为300mm时的情况。
再者还需调节连杆与转向轮的左右距离使得最大偏角的一改变。
参数计算
驱动轮与转向轮之间的转动比例为6，两个障碍物之间的间距为300mm时，轨 迹如下（白细线）： 圆弧段长度为：683.18mm 直线段长度为：289.95mm 轨迹总长度为：1946.26mm
小组成员：朱航
雷妍 户宝月
主 要 内 容
方 案 背 景 设 计 说 明 技 术 关 键
可 行 性
1.国家节能减排的政策和方针 低碳理念：树立低排放，低消耗的社会环境理念； 两型社会：构力竞赛命题原则 创新设计能力 制造工艺能力 实际操作能力 工程管理能力
我们做的无碳小车在主体设计中经过了初始 的一轮后置驱动两轮前置转向，这样可以避免两 个后置轮驱动时如不采用差速器就会打滑采用差 速器又因为多个的齿轮传动损失一部分不必要的 能量。在随后的设计中又发现采用两轮转向时势 必会在转弯时因为两转向轮各自的曲率半径不同 并且曲率半径会不断变化将会严重影响无碳小车 形势的轨迹精度最终确定采用一轮驱动一轮转向 一轮采用万向轮代替的方法予以解决。 具体布局大致如下：

转向轮偏转角

l tan
(l 为前后最大轴距）
技 术 关 键
1。采用凸轮传动，可以有效的提高传动效率。 2。利用后轮转向装置，可避免因为差速而产生的打滑，可 以减少摩擦损失， 使得有限的重力势能尽多的转化为小 车前进的动力。 3。车身以及凸轮采用7075铝制材料，质量轻，强度高。 4。采用两个后轮中的一个转向，前轮驱动，实现较好的运 动转向性能。 5.吊挂钩绳子采用弹性细绳，能有效的控制重锤的下落，避 免与小车发生碰撞，有效的减小损耗。

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24
谢谢观看
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25
①无碳小车在整个行驶过程中，都是由重锤下落的重力势能提供能量，在设计中应尽可能利用 这势能，减少其它不必要结构消耗能量。
②因为提供的能量有限，要可能减少整个无碳小车的质量，无碳小车越轻越好，因此尽可能使 用轻质材料构成。
③无碳小车按照“s”型路线行走，要有一定的转向机构按照一定的规律周期运转，并且稳定可靠 能及时响应。
完成各种零件的装配后得到了无碳小车的完整装配图
图3-8无碳小车的完整装配图建模
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3 结构设计及参数选择
完成各种零件的装配后得到了无碳小车的完整装配图
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3 结构设计及参数选择
完成各种零件的装配后得到了无碳小车的完整装配图
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4 仿真结果
在完成整体装配图的环境下，单击左下角的运动算例，把动画模拟时间轴拉到20秒的位置。 在无碳小车装配体中，单击虚拟马达，弹出马达类型对话窗，选择旋转马达，然后单击绳轮 面，为绳轮轴添加一个虚拟马达。虚拟马达模拟重锤下落时牵动绳子带动绳索转动的情况， 设定虚拟马达的转速为30r/min。 然后按下从头播放动画，观察小车齿轮、车轮、凹槽轮、拨杆运动情况。输出动画结果，对 结果进行分析。 对于建立的无碳小车，在没有考虑其它摩擦力、阻力、能量损失的情况下，加人虚拟马达模 拟运动时，绳轮能带动轴的转动，引起齿轮2的转动，齿轮2又带动齿轮1、齿轮3的转动。当 车轮转过1.5圈时，凹槽轮刚好转过0.5圈，说明齿轮1、齿轮2、齿轮3在齿数设计上符合拟定 的运动轨迹转向要求。 对于转向机构的设计，凹槽轮转动时，拨杆球面与凹槽面相切运动，随着凹槽的改变，拨杆 也能随着凹槽路径改变，引起转向轴的改变，带动前轮转动。说明设计的这种转向机构有一 定的实用性，能够带动小车有规律的转向。同理可以通过边凹槽轮上的凹槽路径，设定出特 定规律的路径，让无碳小车沿不同特定规律路线行走。比如走“8”字型、“0”路线。

适用于定心精度不高，载荷平稳和低速
键 联 接
联接。
21
四、销连接
22
1、销联接的主要类型


1.1 圆柱销
1.2 圆锥销 1.3 开口销
23
2、圆柱销的特点

2.1 圆柱销利用微小过盈固定在铰制孔中，可以承 受不大的载荷；

2.2 圆柱销多次拆装会降低定位精度和可靠性；

2.3 圆柱销主要用于定位，也用于联接销和安全销。
小的轴上零件或孔内零件如轴承等，简单方便。

2、卡簧类型：它分为轴用和孔用两种。形状有
C型、E型和U型。
28
卡簧
29
卡簧
30
七、弹簧
1、弹簧分类： 1.1
按所承受的载荷性质分：拉伸弹簧、
压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。
1.2
按弹簧形状分：螺旋弹簧、碟形弹簧、
环形弹簧、板弹簧、盘簧等。
轴承两类。
4.2 按滚动体形状不同分为球轴承和滚子轴承。
50
5、滚动轴承组成

一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。内 圈装在轴颈上，外圈装在机座或零件的轴承孔 内。多数情况下，外圈不转动，内圈与轴一起 转动。当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着 滚道滚动。保持架使滚动体均匀分布在滚道上， 并减少滚动体之间的碰撞和磨损。
44
6.2 轴上零件的周向定位方法
键联接定位；
销联接定位； 紧定螺钉定位； 过盈配合定位； 紧定套定位。
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七、轴的设计要求
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轴的设计要求




轴的结构和形状应便于装配和维修； 阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，便于轴上的零件拆装； 轴端、轴颈与轴肩的过渡部分应该有倒角或者过渡圆角； 轴上需要切制螺纹或者进行磨削时，应该有螺纹退刀槽或者砂轮 越程槽； 当轴上有两个以上的键槽时，键槽宽度尽可能相同，并且在同一 母线上，以利于加工； 从强度、刚度和振动稳定性等方面来保证轴具有足够的工作能力 和可靠性。