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。

无碳小车设计说明书参赛者：指导老师：2014-7-摘要关键字：目录摘要 (2)一绪论 (5)1.1本届竞赛命题主题 (5)1.2小车功能设计要求 (5)1.3小车整体设计要求 (6)1.4小车的设计方法 (7)二方案设计 (7)2.1车架 (8)2.2原动机构 (8)2.3传动机构 (8)2.4转向机构 (8)2.5行走机构 (8)2.6微调机构 (8)三技术设计 (8)3.1建立数学模型及参数确定 (8)3.1.1能耗规律模型 (8)3.1.2运动学分析模型 (8)3.1.3动力学分析模型 (8)3.1.4灵敏度分析模型 (9)3.1.5参数确定 (9)3.2零部件设计 (9)3.3整体设计 (9)3.3.1整体装配图 (9)3.3.2小车运动仿真分析 (10)四小车制作调试及改进 (10)4.1小车制作流程 (10)详见工艺分析方案报告.............................................. 错误！未定义书签。

4.2小车调试方法 (10)4.3小车改进方法 (10)五评价分析 (10)5.1小车优缺点 (10)5.2自动行走比赛时的前行距离估计 (10)5.3改进方向 (10)六参考文献 (10)七附录 (10)7.1装配图 (10)7.2耗能分析程序 (11)7.3运动学分析程序 (11)7.4动力学分析程序 (11)7.5灵敏度分析程序 (11)一、绪论1.1命题主题本次设计主题为“无碳小车”。

........。

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（每间隔1m，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。

以小车前行距离的远近、以及避开障碍的多少来综合评定成绩。

（1）“S”型赛道场地常规赛竞赛小车在前行时能够自动绕过赛道上设置的障碍物。

设计逆风行驶小车课件.一、教学内容本节课内容选自《物理与技术》教材第四章第三节“力的作用”，详细内容主要围绕逆风行驶小车的外力作用分析、力的合成与分解、以及力的作用效果等。

二、教学目标1. 让学生掌握力的概念，理解力的合成与分解的基本原理。

2. 培养学生运用力的知识解决实际问题的能力，特别是逆风行驶小车的问题。

3. 培养学生的实验操作能力和团队合作精神。

三、教学难点与重点难点：力的合成与分解在实际问题中的应用。

重点：力的概念，逆风行驶小车的外力作用分析。

四、教具与学具准备1. 教具：小车模型、风力模拟器、力计、演示文稿等。

2. 学具：小车模型、力计、纸张、胶带等。

五、教学过程1. 实践情景引入：展示逆风行驶的小车，引发学生思考：为什么小车在逆风中行驶会变得缓慢？2. 新课导入：简要介绍力的概念、力的合成与分解原理。

3. 例题讲解：（1）分析逆风行驶小车所受的外力；（2）根据力的合成与分解原理，计算各力的作用效果；（3）探讨如何提高小车在逆风中的行驶速度。

4. 随堂练习：让学生分组讨论，设计一个逆风行驶小车的实验方案，并计算所需力的大小。

5. 实验操作：学生分组进行实验，验证力的合成与分解原理在逆风行驶小车问题中的应用。

六、板书设计1. 力的概念2. 力的合成与分解原理3. 逆风行驶小车外力作用分析4. 提高小车逆风行驶速度的方法七、作业设计1. 作业题目：结合实验，计算并分析逆风行驶小车所需力的大小。

2. 答案：根据力的合成与分解原理，计算出各力的作用效果，进而得出小车所需力的大小。

八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等方式，让学生掌握了力的概念和力的合成与分解原理，培养了学生的实验操作能力和团队合作精神。

2. 拓展延伸：鼓励学生思考如何运用所学知识解决生活中的实际问题，如：如何降低逆风对行驶速度的影响？如何设计一款更适合逆风行驶的小车？等。

同时，引导学生关注风力发电等相关领域的发展。

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。

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。