无碳小车设计说明ppt
《无碳小车》PPT课件
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重心位置要合理
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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
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小车的大致外观
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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
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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
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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；
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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
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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；
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0
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LOREM IPSUM DOLOR
无碳小车设计说明书(模板) 3
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。
S型无碳小车设计ppt课件
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
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2 整体设计思路
。
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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
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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
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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
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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
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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=
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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
无碳小车设计说明
其它的一些细节设计
车身的设计 车轮的设计 轴承的设计 车身部件的一些材料的取用 以上的各种细节设计都要以减小小车重力和阻 力为目的 ，同时要考虑其价钱的多少和设 同时要考虑其价钱的多少和设 计出来的艺术效果。 计出来的艺术效果。
驱动部分的大致结构图
物体在下落过程中所受到的阻力图
阻 力
速 度
驱动
原理：绳拉力为动力。 原理：绳拉力为动力。将物块下落的势能尽 可能多的转换为小车的动能， 可能多的转换为小车的动能，进而克服阻力 做功。 做功。物块在下落的过程中不可避免的要与 小车发生碰撞，碰撞过程必然要有能量损失， 小车发生碰撞，碰撞过程必然要有能量损失， 所以要解决的问题： 下降过程中 下降过程中， 所以要解决的问题：1下降过程中，尽可能的 降低下落的速度； 在将要下降到小车时 在将要下降到小车时， 降低下落的速度；2在将要下降到小车时，改 变转速比，使物块减速下落， 变转速比，使物块减速下落，进一步减少碰 撞损耗。 撞损耗。
小车的运动轨迹
其他方面的一些想法
1，在后轮转轴上安放多个不同半径的带轮， ，在后轮转轴上安放多个不同半径的带轮， 微调转矩，适应不同的环境下阻力的不同。 微调转矩，适应不同的环境下阻力的不同。 2，传输功率 转矩 角速度 ，通过一系列 转矩X角速度 通过一系列 ，传输功率=转矩 的齿轮，带轮，转轴产生转速比， 的齿轮，带轮，转轴产生转速比，使作用 在后轮的转矩和阻尼转矩平衡， 在后轮的转矩和阻尼转矩平衡，物块低速 匀速下落。 匀速下落。 3，制作多套后轮，微调转矩。改变后轮时， ，制作多套后轮，微调转矩。改变后轮时， 也要相应的改变转向传动轮的大小， 也要相应的改变转向传动轮的大小，同时 保持车身水平，适当调整前轮转轴的长度。 保持车身水平，适当调整前轮转轴的长度。
无碳小车
无碳小车一、系统设计1、小车总体设计图（图1）2、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 1米，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。
给定重力势能为5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500± 2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。
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。
小车要求采用三轮结构（1个转向轮，2个驱动轮），具体结构造型以及材料选用均由参赛者自主设计完成。
要求满足：①小车上面要装载一件外形尺寸为￠60× 20 mm 的实心圆柱型钢制质量块作为载荷，其质量应不小于750克；在小车行走过程中，载荷不允许掉落。
②转向轮最大外径应不小于￠30mm二、车体设计车体选择：梯形车身设计车架材料选择：我们经过比较认为选择有机玻璃。
用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。
制作无碳小车总体思路：根据要求小车采用三轮结构，我们制定了前轮作为转向轮，后两轮作为驱动轮的方案。
即前轮通过车轮转向机构（如车轮转向设计图），使其能够做周期性的来回摆动，后两轮通过杆连接，杆上装有几个可以调节选择的皮带轮，通过皮带轮与动力机构连接从而带动后轮转动（如图1）。
这样，当前轮周期性摆动和后轮向前滚动结合起来就可以实现无碳小车的周期性向前行进，由此可以轻松的实现小车小车避开每隔一米一个的弹性圆棒（如图2）。
在安装时我们保证载荷均匀分布。
当小车前进时，后驱动轮与前转向轮形成了三点结构。
这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。
无碳小车PPT
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。
无碳越障小车设计说明1(1)
设计思想：
看到此次竞赛主题，我们认为，能否很好地解决小车的驱动问题 和自动转向问题是设计成功不否的关键。围绕这个中心，我们展开了 一系列理论分析不验证。最终确定了我们的设计思想：重力驱动不仿 自行车式转向。
驱动方面：驱动其行走的能量是根据能量转换原理，由给定重力 势能转换来的。绳子的拉力作为动力，将物体下落的势能尽可能的转 化为小车的动能，迚而克服阻力做功，尽可能使小车匀速运动。 转向方面：主要仿照自行车转向的方案，利用曲柄摇杆机构控制 小车的自动转向。
利用转向轮中心轴偏转，实现小车转向。本方案设 计中小车动力转变通过改变绳子绕在绳轮上丌同位置来改 变其输出，
小车运动轨迹示意图：
动力系统设计：
设计主体思路：首先利用重力势能转化成由绳子带 动可调的绳轮式原动机构带动后轮驱动小车的前迚。
理论计算数据：能量用4J计算可以得到运行最大距 离，但实际运行中，能量运用率无法达到100%，相互抵 消不否需要实验数据说明。
小车整体及外观初步设计：
小车底板设计：小车底板宽度180mm，总长度300mm， 前半部分采用等腰梯形，上底100mm，下底180mm， 高100mm，后半部分为矩形设计长为200mm，宽度为 180mm。底板厚度3mm。 重物支撑架设计：采用长度为600mm，宽度50mm，厚 度为3mm中部为空的塑料板，另外重物支撑架两边用两 根长度为300mm的塑料棒支撑。 转向装置设计：转向连杆统一采用直径1mm的硬质铝棒， 中轴采用钢棒。转向轮位于小车中轴线上，转向轮轴线不 前底板相距30mm。转向轮外径为50mm，最大宽度 15.625mm。 后轮驱动设计：后轮外径60mm，宽度为10mm，两轮 中轴线离后底板30mm，采用嵌入式放置，小齿轮位于两 后轮连线中心处。
S型无碳小车设计PPT课件
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谢谢观看
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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。