无碳小车S型无碳小车毕业设计
《S型无碳小车设计》
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结构设计及参数选择
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结构设计及参数选择
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结构设计及参数选择
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结构设计及参数选择
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结构设计及参数选择
转向拨杆的设计转向拨杆的端面小球直径10mm，杆长60mm，杆直径3mm，杆面有螺纹便于调节球面与凹槽轮的长度，引起转向轴的轻微偏转。这种设计把转向机构与微调机构整合在一起，设计简单、机构轻巧、灵活方便。凹槽轮的设计凹槽轮的宽度由拨杆小球的球面直径和前轮转向的最大角度决定。在实际的运动中无碳小车的转向角度,参见图3-2
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结构设计及参数选择
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结构设计及参数选择
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仿真结果
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无碳小车
3/6/2022015-12-8
目录
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课题内容
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课题内容
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整体设计思路
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整体设计思路
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Байду номын сангаас
凸轮机构曲柄摇杆
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整体设计思路
齿带槽凹槽轮
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结构设计及参数选择
轨道的设计无碳小车按正弦曲线行走，路线近似于“S”型，在行驶轨迹确定的情况下，小车的行驶路径不变，对路径的研究设计，可以大概确定小车行走路程，初步断定车轮的半径，转向轮的最大角度。无碳小车在宽度为2000mm的赛道上行驶，中间的障碍物相隔100mm，为了不让无碳小车越出赛道，避免无碳小车与障碍物碰撞，拟定出一下路线图参见图3-1：
“S”型无碳小车的设计
为减轻小车重量以降低行进阻力，无碳小车所用齿轮、底板和轴 承座均采用较轻的铝合金材料加工，并将小车后轮、底板多处镂空以
工业技术
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减轻重量。另外为降低小车重心，在地板上开齿轮槽，调整结构可降 低大齿轮和上、下调节齿轮距地面的高度，使小车行进更平稳。图 5 为小车整体结构示意图。
3 结语
本文设计的无碳小车符合大赛要求，完全依靠重块的重力势能驱 动，结构紧凑，整体质量较轻，重心低，行驶平稳。选用曲柄双滑槽 机构作为小车的转向机构，结构参数设计较简单，能有效保证小车按 规定路线行走。不足之处为尺寸设计存在一定偏差，对后面的装配调 试有一定影响。
分包括调节齿轮、偏心槽、竖滑槽、导向轴、关节轴承、直线轴承、
固定夹块和转向轴等。偏心槽的旋转运动带动竖滑槽和导向轴的平移，
它们的平移运动又通过关节轴承带动转向轴的偏转从而实现转向。图
4 即为转向机构的三维模型示意图。
其中调节齿轮的作用Βιβλιοθήκη 保证小车行进一个周期的同时前轮刚好左
右摆动一个周期。根据所取后轮直径
1 小车结构设计
图 1 小车结构示意图
齿轮模数为
，大齿轮齿数
设定小车的运行轨迹方程为
线定积分公式：
, 小齿轮齿数
。
，根据光滑曲
式中，
，得到一个周期内小车行驶距离为
, 一个周期内后轮转动圈数为
圈 , 故后轮直径
，取后轮直径为
。偏差部分利用后面转向
机构的调节齿轮来弥补。
1.3 转向部分
为减少计算量，转向部分利用曲柄双滑槽机构控制转向。转向部
3 其他食品清洗技术
清洗技术因为具有节能、高效等特点，同时加之消费者和法律法 规对食品安全的重视，因此清洗技术在近几年得到了飞速的发展，并 发展成为一项新兴产业。 除了以上几种清洗技术外，干法蒸汽深层清洁、臭氧清洁、超声波、 蒸汽压力清洁、激光、紫外线、生物酶技术等可以说都是目前较为常 用的清洗技术。而在食品清洗领域，紫外线、超声波等技术可以说得 到了完美的应用。同时，在食品杀菌剂方面，基于二氧化氯、臭氧等 在容器、机械设备、果蔬等的清洗上危害少且效果明显等特点，其已 在食品消毒杀菌清洗上得以广泛使用和推广。但尽管如此，基于成本 及某些特定因素的限制，在食品清洗领域，仍有许多有待开发和研究
S型无碳小车设计
2 整体设计思路
转向机构
转向机构是本无碳小车设计的关键部分，直接决定着小车能否按“S”的路线行走 。一般能按特定规律运动的机构有：凸轮机构、曲柄摇杆、齿带槽、凹槽轮等。
凸轮机构：凸轮是具有一定曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以 使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。优点：只需设计适当的凸轮轮廓 ，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便；缺点：凸 轮轮廓设计计算麻烦，加工比较困难。 曲柄摇杆：优点：运动副单位面积所受压力小，且面接触方便润滑，故磨损减小， 制造方便，能够获得较高精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的， 它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。缺点：一般情况下只能近似 实现给定的运动规律或运动轨迹，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和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。
⑤无碳小车的车轮与地面的摩擦越小，小车行走的越远。
2 整体设计思路
基于上述考虑，得出无碳小车的结构越简单重力势能转换成动能时损失的能量少效 率就高；通过设计齿轮的传动比可以改变小车的初始速度，速度越快，小车能走得 越远；合理的设计出转向机构能够让小车按近似于“S”型路线行走；微调机构能 够调节小车的转向角度，让无碳小车顺利避过障碍物；合理的选材减轻整车质量， 减少摩擦。因此完整的无碳小车应当包括车架、传动构件、转向机构、车轮、重锤 架。下面简要考虑车架、传动构件、转向机构的选用。
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无碳小车s设计方案
无碳小车s设计方案设计方案：无碳小车S一、设计目标无碳小车S是一款以环保、节能为主题的城市代步工具，旨在提供方便快捷的交通解决方案，减少对环境的污染。
设计目标如下：1. 零排放：采用电动驱动方式，完全不产生尾气排放。
2. 高效节能：优化电池储能和动能回收技术，提高能源利用效率，延长续航里程。
3. 运行稳定：采用先进的智能控制系统和安全装置，确保车辆运行的稳定性和安全性。
4. 美观舒适：外观设计简洁大方，内部空间宽敞舒适，提供良好的驾乘体验。
二、设计要点及解决方案1. 动力系统：采用纯电动驱动方式，利用电池存储能量供给电机驱动车辆。
同时，结合动能回收技术，在制动过程中将动能转化为电能，提高能源利用效率和续航里程。
2. 能量储存系统：选择高能量密度、长循环寿命的锂离子电池，提供稳定可靠的能量供应。
3. 智能控制系统：借助先进的智能控制系统，实现对电动机的精准控制和能源管理。
系统能够根据车辆运行状况、车速、路况等数据，动态调整电机转速和功率输出，提高驾驶性能和能源利用效率。
4. 安全装置：配备智能制动系统、防抱死系统、车辆稳定控制系统等装置，提高车辆的稳定性和行驶安全性。
同时，还应配备侧面碰撞保护、主动安全预警系统等装置，提高车辆的被动安全性。
5. 外观设计：外观简约、流线型设计，减少气动阻力，提高行驶稳定性和驾驶舒适性。
选用高强度轻量化材料，提升车辆的安全性和能耗效率。
三、市场应用前景和竞争优势1. 市场应用前景：随着环保意识的提升和城市交通拥堵问题的日益突出，无碳小车S作为一种绿色、环保的交通工具，具有广阔的市场应用前景。
可以在城市内提供便捷的短途出行解决方案，满足人们的日常出行需求。
2. 竞争优势：(1) 零排放设计，符合环保理念；(2) 高效节能的动力和能源管理系统，延长续航里程；(3) 先进的智能控制系统和安全装置，提高车辆的安全性和稳定性；(4) 简洁大方的外观设计和舒适宽敞的内部空间，提供良好的驾乘体验。
无碳小车s型设计方案
无碳小车S型设计方案引言在当前环保意识不断增强的背景下，人们对于零排放交通工具的需求不断增长。
无碳小车是一种以太阳能或其他可再生能源作为动力源，无需燃料燃烧而产生废气的交通工具。
本文将介绍一种基于创新设计的无碳小车S型设计方案。
设计目标1.高效能源利用：通过充分利用太阳能等可再生能源，实现能源的高效利用，最大程度减少能源浪费。
2.减少碳排放：无碳小车的设计要符合零排放标准，通过采用无污染能源为动力源，减少对大气环境的负荷。
3.安全可靠：设计并选用高质量的材料和部件，确保车辆的安全性和可靠性。
4.舒适性和便利性：设计人性化的外观和操控方式，提供舒适和便利的使用体验。
电力系统设计无碳小车的电力系统是实现无排放运行的核心部分。
本文设计的S型无碳小车采用太阳能电池板作为主要能源收集装置。
电池板通过转换太阳能为电能，并将电能存储于锂离子电池组中。
锂离子电池组作为小车的供电源，在需要时供应能量给电动汽车的电动机，从而驱动小车运动。
结构设计S型无碳小车采用前后对称的设计结构，以确保小车的稳定性和平衡性。
小车的车身主要由轻质材料制成，如碳纤维复合材料，以提高整车的强度和耐久性。
小车的车身采用流线型设计，减少空气阻力，提高行驶速度。
此外，小车配备了可调节的悬挂系统和电子稳定控制系统，以提供良好的操控性和行驶平稳性。
主要部件设计电动机S型无碳小车的电动机采用无刷直流电机技术，具有高效能、高输出功率和低噪音的特点。
电动机通过变速器将电能转化为机械能，并驱动车轮进行前进或倒退。
电动机的控制系统采用先进的电子控制单元，可以实现精准控制和节能运行。
制动系统S型无碳小车的制动系统采用回收能量的设计。
当驾驶员踩下制动踏板时，制动系统会将部分动能转化为电能，并储存于锂离子电池组中，以供给小车的其他电子设备使用。
操控系统S型无碳小车配备了先进的电子操控系统，提供精确的转向和控制。
驾驶员可以通过方向盘和踏板控制小车的前进、后退和转向。
s型无碳小车的设计说明
s 型无碳小车的设计说明1.小车行走轨迹的规划和计算小车的行走轨迹为正弦型曲线，最小振幅为200mm ，周期为2000mm 。
其运动轨迹为 ：后轮的参数设计：设计目标：小车行走水平距离S′=60m ，理论行走时间t 总=10min小车行走路线为正弦曲线，曲线振幅为200mm ，一个周期的水平距离为2000mm ，所以可得出曲线函数式：x y πcos 2.0= 计算曲线路程m x s 4.2)sin 2.0(11221=-+⨯=⎰ππ周期数n=2s '=30 所以总路程m s n s 72='= 周期T=t n =60030=20s 车身速度1 2.4/0.12/20s v m s m s t === 重物下降速度00.41//6001500h v m s m s t === 设绕绳轮半径为0r ，则02r n h π=所以00010.314/15000.0021231v w rad s r ===⨯ 又10v v = 10w w =设偏心轮偏心距为e ，半径为1r 前轮半径为2r ，后轮半径为r 5， 大带轮半径为r 3，小带轮半径为r 4 带轮传动比为i=3 则03w w = 01w w =4350.942/w iw w rad s ===05553550v v w r iw r i r v r ==== 所以050127.386r vr mmiv ==则后轮的直径为127.4mm,前轮直径60mm ，车底板总长180mm ，宽170mm带轮的参数设计已知功率W mgv P 15010== 转速min /926041r w n ==π1、确定计算功率ca P查得工作情况系数0.1=A K 故W P K P A ca 150115011*=⨯== 2、 选择带型选用Y 型带 3、 确定带轮的基准直径，并验算带速v 1）初选小带轮的基准直径。
由表查得取小带轮的基准直径mm d d 251= 2）验算带速s m n d v d /011775.010006092514.310006011=⨯⨯⨯=⨯=π3）计算大带轮的基准直径mm id d d d 7525312=⨯== 根据表查得，圆整为mm d d 712=4、 确定带的中心距a 和基准长度Ld1）根据式（8-20） )(2)(7.021021d d d d d d a d d +≤≤+ 1922.670≤≤a 2）初定中心距 mm a 1300=3）由式（8-22）计算带所需的基准长度mmmm a d d d d a L d d d d d 4151304)2571()2571(213024)()(22202122100≈⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-+++⨯=-+++≈ππ 由表8-2选带的基准长度mm L d 450=4）按式（8-23）计算实际中心距amm L L a a d d5.14720=-+= 5、 验算小带轮上的包角oo o ood d oa d d 907.1591303.57)2571(1803.57)(180121≥=--=--=α6、 计算带上的有效拉力Fe由1000*v Fe P =得N N vPFe 5662.0011775.0101501100010003=⨯⨯==- 阶梯轴的参数设计设重物在刚开始下降的瞬间加速下降的距离为0h设绕线一圈，则r h '=π20（r '为加速绕线处主动轴半径）...................(1) 又在这一过程中022ah v =...........................................(2) 0F mg ma -=........................................(3) Me r F ='0...........................................(4) 其中23310123.2105.35531.0--⨯=⨯⨯=⨯=r Fe Me 由以上四式可解出mmr mmh 124.233872.130='=转向机构和可调节机构的选取转向机构：本机构设计采用偏心轮+连杆+摇杆，其单位面积所受压力比较小而且接触面便于润滑，摩擦小制造方便能获得较高的精度。
S型无碳小车设计
3 构造设计及参数选择
完毕多种零件旳装配后得到了无碳小车旳完整装配图
3 构造设计及参数选择
完毕多种零件旳装配后得到了无碳小车旳完整装配图
4 仿真成果
在完毕整体装配图旳环境下，单击左下角旳运动算例，把动画模拟时间轴拉到20秒旳位置。 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，为绳轮轴添加一种虚拟马达。虚拟马达模拟重锤下落时牵动绳子带动绳索转动旳情况， 设定虚拟马达旳转速为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。输出动画成果，对 成果进行分析。 对于建立旳无碳小车，在没有考虑其他摩擦力、阻力、能量损失旳情况下，加人虚拟马达模 拟运动时，绳轮能带动轴旳转动，引起齿轮2旳转动，齿轮2又带动齿轮1、齿轮3旳转动。当 车轮转过1.5圈时，凹槽轮刚好转过0.5圈，阐明齿轮1、齿轮2、齿轮3在齿数设计上符合拟定 旳运动轨迹转向要求。 对于转向机构旳设计，凹槽轮转动时，拨杆球面与凹槽面相切运动，伴随凹槽旳变化，拨杆 也能伴随凹槽途径变化，引起转向轴旳变化，带动前轮转动。阐明设计旳这种转向机构有一 定旳实用性，能够带动小车有规律旳转向。同理能够经过边凹槽轮上旳凹槽途径，设定出特 定规律旳途径，让无碳小车沿不同特定规律路线行走。例如走“8”字型、“0”路线。
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无碳小车
12/8/2023 023-12-8
课题内容
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整体设计思绪
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目录
4
仿真成果
3
构造设计及 参数选择
1 课题内容
本课题围绕主题：基于SolidWorks下无碳小车旳设计及模拟仿真，设计一种无碳小 车，根据能量转换原理,驱动小车运动旳能量是给定重力旳重锤下落旳势能转换来旳 机械能让其行走及转向旳。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），用质量为1Kg旳 重块（￠50×65 mm，一般碳钢）铅锤下降来取得，落差400±2mm，重块落下后， 能和小车一起运动并被小车承载，防止铅垂从小车上掉落。图1-1为小车示意图。
S曲线无碳小车-毕业设计
Key Words
modular designing, ation, crank connecting rod mechanism, single differential wheel
II
S 曲线无碳小车设计
目录
摘要 ........................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................. II 1 绪论............................................................................................................... - 1 1.1 小车的设计要求............................................................................... - 1 1.2 小车的设计方法............................................................................... - 2 2 方案设计....................................................................................................... - 4 2.1 车架................................................................................................... - 7 2.2 原动机构........................................................................................... - 7 2.3 传动机构......................................................................................... - 10 2.4 转向机构......................................................................................... - 13 2.5 驱动系统......................................................................................... - 15 2.6 微调机构......................................................................................... - 18 3 技术设计..................................................................................................... - 20 3.1 数学模型的建立及参数确定......................................................... - 20 3.1.1 能耗规律模型..................................................................... - 20 3.1.2 运动学分析模型................................................................. - 23 3.1.3 确定零件尺寸..................................................................... - 27 3.2 零部件设计..................................................................................... - 29 3.2.1 标准件及材料明细表......................................................... - 29 III
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摘要本设计是依据课题要求“绿色小车”，即提出一种“无碳”的方法，带动小车的运行，即给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转化为机械能并用来驱动小车行走的装置。
该小车再前行时能自动避开赛道上设置的障碍物（每隔1米，放置一个直径为20mm,高为200mm的弹性障碍圆棒）。
此模型的最大特点是将重力势能转化为齿轮的转动，进而根据大小齿轮的啮合带动驱动轮和转向轮，从而按照规定的路线完成任务。
本文将对绿色小车模型设计过程，结构功能特点进行详细的介绍。
关键词：绿色小车；无碳；势能转化AbstractThe design is based on the requirements of the subject of "green car", that proposes a "carbon-free" approach, driven the car running, that is, given a potential energy, according to energy conversion principles, the design of a gravitational potential energy can be transformed into the mechanical energy and used to drive the car to walk the device. The car then before the line can automatically avoid obstacles on the track set (every 1 m, placed a diameter of 20mm, 200mm flexible high barrier for the rod.) Most important feature of this model is transformed into gravitational potential energy of the rotation gear, thereby driving under the size of the meshing gear wheel and steering wheel, and thus complete the task in accordance with the provisions of the route. This paper will model green car design process, structure and function of the characteristics described in detail.Key words: Green car; Non-carbon; Potential energy into目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2车用能源的发展趋势 (1)2 绿色小车总体设计及其运动原理 (2)2.1课题目的及其要求 (2)2.2小车总体设计及其运动原理 (3)2.3设计参数的计算及小车外形尺寸的确定 (4)2.3.1 理论行驶距离估算 (4)2.3.2 小车车轮及外形的材料和尺寸的确定 (4)3 小车设计的运动参数计算 (5)3.1主要运动参数计算 (5)3.2原动轴绕线部分设计及计算 (7)3.3运动及运动力参数计算 (8)4 小车主要零件的设计与计算 (9)4.1齿轮1与齿轮2的设计 (9)4.1.1 选择齿轮材料、精度等级、齿轮数选择 (9)4.1.2 按齿根弯曲疲劳强度设计 (9)4.1.3 校核齿面接触疲劳强度 (11)4.2齿轮3和齿轮4设计 (11)4.2.1 选择齿轮材料、精度等级、齿轮数选择 (11)4.2.2 按齿根弯曲疲劳强度设计 (11)4.2.3 校核齿面接触疲劳强度 (12)4.3轴设计 (12)4.3.1 原动轴(2轴)设计 (12)4.3.1.1 选择轴的材料 (12)4.3.1.2 求出轴上的功率、转速和转矩 (12)4.3.1.3 轴的初估计算 (12)4.3.1.4 轴上零件的周向定位 (14)4.3.1.5 确定轴上圆角和倒角尺寸 (14)4.3.1.6 根据轴的结构作出轴的计算简图（图8） (14)4.3.1.7 按弯扭合成应力校核轴的强度 (15)4.3.1.8 精确校核轴的疲劳强度 (16)4.3.1.9 绘制原动轴的工作图（附录） (18)4.3.2 驱动轴（1轴）设计 (18)4.3.2.1 轴的材料选择 (18)4.3.2.2 求出轴上的功率、转速和转矩 (18)4.3.2.3 轴的初估计算 (18)4.3.2.4 轴上零件的周向定位 (19)4.3.2.5 确定轴上圆角和倒角尺寸 (19)4.3.2.7 校核轴的强度 (21)4.3.3 转向机构的设计及计算 (22)4.3.3.1 转向机构有关计算 (22)4.3.3.2 曲轴（3轴）设计 (23)4.3.4 支承轴（4轴）设计 (29)4.4滚动轴承的校核 (29)4.5键强度校核 (29)4.5.1 原动轴上键的校核 (29)4.5.2 驱动轴上键的校核 (30)4.5.3 曲轴上键的校核 (30)5 设计小结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)1绪论1.1引言1．“环保在身边之‘无碳生活’”一贴在东楚网黄石新闻网发出后，众多网友纷纷跟帖只招，倡导“无碳生活”。
多数网友认为，对社会整体而言，完全“无碳”难做到但有意识地减少“碳排放”确是随时随地都可做的事，勿以“减碳”少而不为……2．随着社会科技的发展，人们的生活水平的提高，无碳对于我们来说，显然越来越重要，建设无碳社会，使得生活更加环保，没有任何污染。
3．无碳小车的设计和发明，是国家和社会对能源问题和环境问题的更加重视。
4．“无碳车是比较环保的短途的代步工具，节能、经济方便环保。
因此，在人均拥有汽车比例很高的欧美发达国家，无一例外选择了提倡推广低碳车。
”许多人认为，确保无碳车道便利通达，既是现实选择，也是大势所趋。
现在很多发达国家都把无碳技术运用到各个领域，像交通，家具等。
这也是我们国家当今所要求以及努力的方向。
针对目前这一现状，我设计了无碳小车模型，用重力势能转换为机械能提供了一种新的思路，以便更好的解决以上问题。
1.2车用能源的发展趋势能源是汽车的血液，是车辆的动力源。
自1886年世界上第一辆汽车诞生自今，汽油和柴油作为主要能源在汽车上得到普遍的应用。
这种以石油为燃料的汽车安全、方便、舒适等方面取得了重大的进展，得到了人们的认可。
进入21世纪，汽车保有量剧增，汽油和柴油的消耗大幅度上升，伴随着石油储量的下降和人们节能、环保意识的的增强，各种替代能源如雨后春笋涌现。
汽车代用能源的选择要考虑经济性（Economy）、应用方便性（Ease）、资源可获得性(Energy)和环境友好性(Environment)，即4E评价,并且要因地制宜。
进入21世纪，随着石油危机和节能、环保的呼声高涨，“低碳”也成为能源评定标准之一，各国都根据4E评价和本国技术特点，制定了新的汽车能源方案。
欧洲在代用能源方面，主要以天然气为主，生物柴油在德国、意大利、瑞典、奥地利和比利时等国家广泛使用；美国的目标是，2010年有7%的公交车使用天然气，50%的出租车和班车改为使用专用天然气；日本政府将天然气车、电动车、混合动力车、甲醇车定义为“低害车四兄弟”。
我国是一个幅员辽阔，资源相对丰富的国家，可以采用能源多样化，燃料多元化的发展路径。
在代用能源方面的发展国家政策其关键性和决定性的作用。
为了更好的发展车用替代能源，我国应该尽快组织力量，提前做好配套措施和供应网络建设，进一步加快完善传统燃油汽车的燃油消耗标准体系，促进各类汽车改善能源的经济性；根据产业发展的实际情况和要求，建立健全各种新能源汽车的和新型动力系统及其它节能产品的标准法规体系，促进车用新能源在我国立足发展。
传统车用燃料终究会消耗殆尽，代用能源步入汽车产业是社会发展趋势，世界各国都制定了不同的汽车能源战略。
我国根据替代能源4E评价情况，以及汽车工业可持续发展要求，现阶段可以不急于将某一能源作为发展的方向，坚持走能源多元化，技术多样化的发展道路。
随着社会的发展，人们的生活水平的提高，无碳对于我们来说，显然越来越重要，低碳能源将会是汽车能源中的主流能源。
2绿色小车总体设计及其运动原理图1 运动示意图2.1课题目的及其要求课题目的：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），如图1所示。
给定重力势能为4焦耳（取g=9.8m/s2），给定一质量为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设计者自主设计完成。
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。
2.2小车总体设计及其运动原理设计重点：以减小小车重力和运动阻力，另由于动力是重块竖直向下运动，即重块重力势能转化为小车动能，应尽量避免重块因与小车碰撞而消耗能量，使重块的重力势能尽可能的转化为小车的动能，使小车运动距离最大化。
根据课题目的和要求，小车总体设计如图2所示图2 小车总体结构示意图如上图所示1—重块2—细绳3—滑块4—转向杆5—前轮支架6—前轮7—齿轮4 8—曲轴9—原动轴10—齿轮3 11—后轮12—齿轮1 13—驱动轴14—齿轮2 15—连杆细绳末端重块下落，通过细绳与原动轴摩擦，带动原动轴转动。
原动轴通过平键带动齿轮2和齿轮3转动。
齿轮2与齿轮1啮合带动驱动轴转动，后轮转动，实现小车向前的运动。
齿轮3与齿轮啮合，使曲轴转动，曲轴再通过连杆使转向杆前后摆动，从而实现前轮的转向运动。
前、后轮的合运动即实现小车一边向前行走一边转向。
2.3 设计参数的计算及小车外形尺寸的确定2.3.1 理论行驶距离估算能量利用及车轮材料选择，假设设计总重2kg(包括重块1kg 和负载750g),利用4J 的能量，摩擦系数的选择，如下表：表1 常用材料间滚动摩擦系数摩擦材料滚动摩擦系数k/cm 摩擦材料 滚动摩擦系数k/cm 软钢与软钢淬火钢与淬火钢铸铁与铸铁木材与钢 0.005 0.001 0.005 0.03~0.04 木材与木材 表面淬火车轮与钢轮 圆锥形车轮 圆柱形车轮 0.05~0.08 0.08~0.1 0.05~0.07资料来源：杨黎明，杨志勤主编.机械设计简明手册.北京：国防工业出版社, 2008.1上网查的尼龙水泥滑动摩擦系数通常为0.1~0.3，滚动摩擦系数与滑动摩擦系数一般相差一个数量级，且圆柱形车轮的滚动摩擦系数为0.005~0.007，取f=0.005,理想情况下有W =fMgS =0.005×2×9.8S =4J 求得 S =40.81m表2 小车运动各处的摩擦效率种类效率μ 种类 效率μ 圆柱加工齿的开式齿轮传动(脂润滑)1μ=2μ=0.94~0.96 滚动轴承(润滑最佳时) 3μ=0.99(一对) 卷绳轮 4μ=0.95槽摩擦传动 5μ=0.88~0.90 资料来源：杨黎明，杨志勤主编.机械设计简明手册.北京：国防工业出版社, 2008.1机构效率76.090.095.099.096.096.04544321=⨯⨯⨯⨯==μμμμμμW 有效=W ×μ=4×0.76=3.04J则 S=31.02m不考虑其他因素，根据计算可得理论行驶距离为31.02m 。