第一篇：8字無碳小車設(shè)計方案

“8”字無碳小車設(shè)計方案

一 緒論

1.競賽題目

設(shè)計一種小車，驅(qū)動其行走及轉(zhuǎn)向的能量是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，由給定重力勢能轉(zhuǎn)換而得到的。該給定重力勢能由競賽時統(tǒng)一使用質(zhì)量為1Kg的標(biāo)準(zhǔn)砝碼（￠50×65 mm，碳鋼制作）來獲得4J能量，要求砝碼的可下降高度為400±2mm。標(biāo)準(zhǔn)砝碼始終由小車承載，不允許從小車上掉落。圖1為小車示意圖。

圖一

要求小車在行走過程中完成所有動作所需的能量均由此給定重力勢能轉(zhuǎn)換而得，不可以使用任何其他來源的能量。要求小車具有轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)，且此轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競賽場地。要求小車為三輪結(jié)構(gòu)。在300～500mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個“8”字型賽道障礙物間距值。

2.工作原理

重物塊從距小車底板400mm的高處下落，帶動主動軸轉(zhuǎn)動，使小車運動，再通過齒輪傳動和轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)在轉(zhuǎn)動一定周期時，小車進行方向的改變，從而實現(xiàn)8字的運動軌跡。

3.設(shè)計方法

通過對命題的分析，我們小組有了一個比較清晰的思路。我們在網(wǎng)上搜集資料，對每個結(jié)構(gòu)的各種方案進行了比較，再結(jié)合我們的實際情況和自己想法，最后確定了以下結(jié)構(gòu)。對于各種參數(shù)的確定，我們只要是對齒輪進行了計算，其他參數(shù)是在原有的基礎(chǔ)上進行了修改。在設(shè)計過程中，我們主要采用了Auto CAD、Solidworks軟件進行輔助設(shè)計。

二 設(shè)計部分

1車架

車架受力小，精度要求低，考慮到鋁板密度小，強度對于小車也足夠，而且方便加工，故本次制作選擇3mm厚鋁板。

由于我們是后輪單輪驅(qū)動，前導(dǎo)向輪與驅(qū)動輪的橫向距離過大會使小車在繞行8字時軌跡不對稱，即一個圓大一個圓小。為避免這種情況我們將驅(qū)動輪與導(dǎo)向輪的橫向距離取消。

2原動機構(gòu)

原動機構(gòu)是把重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車動能的裝置。要求

1.驅(qū)動力適中，不至于小車轉(zhuǎn)彎時速度過大傾翻。2.啟動時提供足夠的加速度使小車開始行走。

3.到達終點時的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊。同時使重塊的動能盡可能的轉(zhuǎn)化到驅(qū)動小車前進上，如果重塊豎直方向的速度較大，不僅浪費了重物的動能，下落時對車架的沖擊還會影響小車的運動。

4.不同場地對驅(qū)動力的要求不同，因此原動機構(gòu)需要能調(diào)節(jié)驅(qū)動力。

1.啟動時摩擦力大，因此設(shè)計繞線軸的半徑較大。

2.啟動后繞線軸半徑不變，扭力和阻力平衡，小車勻速前進。

3.結(jié)束時半徑再次變小，拉力不足，小車減速運動，重物也減速下降。原動機構(gòu)整體設(shè)計如下

3傳動機構(gòu)

傳動機構(gòu)是把原動機構(gòu)的動力傳到驅(qū)動輪和轉(zhuǎn)向機構(gòu)。需要滿足傳遞效率高、結(jié)構(gòu)簡單不易損壞、重量輕、內(nèi)部摩擦損耗小等要求。

齒輪緊湊高效、結(jié)構(gòu)簡單、精度高、傳動穩(wěn)定。因此本次制作選擇齒輪傳動。

4轉(zhuǎn)向機構(gòu)

轉(zhuǎn)向機構(gòu)直接決定小車功能的實現(xiàn)，是本次設(shè)計的主要部分。需要滿足結(jié)構(gòu)簡單、可微調(diào)、摩擦小等基本條件，同時還要實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運動，將傳動機構(gòu)的動力轉(zhuǎn)化為來回的擺動，使轉(zhuǎn)向輪帶動小車實現(xiàn)8字運動。

考慮到制造的方便、精確，接觸面易于潤滑的優(yōu)點，本次設(shè)計中我們采用簡單的偏心圓盤和曲柄搖桿作為轉(zhuǎn)向機構(gòu)，搖桿兩端裝上關(guān)節(jié)軸承還可以進一步減小摩擦并增大活動范圍。

8字無碳小車的轉(zhuǎn)向頻率不高、傳遞的力不大、慣性小，因此我們決定采用雙聯(lián)的缺齒齒輪與轉(zhuǎn)向機構(gòu)相連實現(xiàn)對曲柄的間歇驅(qū)動。

5行走機構(gòu)

行走機構(gòu)為一個前輪做驅(qū)動輪，兩個后輪做從動輪。兩個后輪同步轉(zhuǎn)向時必定有輪子與地面打滑，滑動摩擦比滾動摩擦更消耗能量，而且會影響運動軌跡。因此本次制作用單向軸承實現(xiàn)雙輪差速。

滾動摩擦阻力f?MR?N??R，?只與材料有關(guān)，N為正壓力?？紤]到減小摩擦和加工問題選用亞克力板作為輪子的材料。同時可以看出輪子越大收到的阻力越小，因此也能夠走的更遠。但因為安裝問題和具體的驅(qū)動力問題后輪直徑暫定為250mm。

6微調(diào)機構(gòu)

連桿一端連接導(dǎo)向輪，一端連接圓盤，設(shè)圓盤上偏心孔距圓心的距離為

前輪通過曲線的偏向角為 C，連桿與轉(zhuǎn)向輪中心的水平距離L。則通過調(diào)節(jié)C來調(diào)節(jié)曲線的偏向角。

三 主要尺寸設(shè)計及計算

第二篇：無碳小車設(shè)計方案

無碳小車設(shè)計方案

小車設(shè)計

1：工作原理

如圖（1）所示為小車的示意圖：

圖（1）

先由重物長帶（1）上，由于重力的作用，帶向下運動，帶動輪軸轉(zhuǎn)動，這時候，車輪轉(zhuǎn)動，同時，輪軸通過短帶（2）帶動輪盤（3）的轉(zhuǎn)動，輪盤（3）帶動導(dǎo)向輪（4）的右邊的轉(zhuǎn)向桿（5）前后擺動，實現(xiàn)車的轉(zhuǎn)向。

2：動力裝置

圖（2）

一）：傳動的選擇及其原理：

可以利用帶傳動，因為帶傳動比較容易實現(xiàn)，同時也容易保證較好的傳動比。如圖（2）傳動：

二）：傳動比與路程的設(shè)計計算：

由于帶傳動的過程中，圓周走過的路程的相同的所以下面的車輪軸也走過了 S軸圓周= S落差=500mm

因為R車輪/R軸=S車/S落差，那么可以設(shè)計自己不同的軸來保證行走最遠的距離。取 R車輪/R軸=S車/S落差=8

取 R軸=15mm

則 R車輪=120mm。

則車可以行走距離為 S車/=500*8=4000mm 3：轉(zhuǎn)向裝置

圖（2）

一）：轉(zhuǎn)向裝置的選擇：

選擇采用空間四杠機構(gòu)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，其原理是利用曲柄搖桿機構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)一圈，搖桿轉(zhuǎn)動一定角度，原理如圖（2）：

在連桿與小車導(dǎo)向桿之間利用球鉸連接，因為要實現(xiàn)不同方向的轉(zhuǎn)動。

二）：工作原理：

用車輪軸帶動輪盤（1），用輪盤（1）作為四杠機構(gòu)的曲柄，杠（2）是其連桿，杠（3）是搖桿，輪盤（1）轉(zhuǎn)動一圈，杠（3）擺動一定的角度，通過行使的路程，計算好每個轉(zhuǎn)彎的的位置，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。

三）：計算：

設(shè)計輪盤（1）每轉(zhuǎn)動一圈，小車穿過一個障礙物，所以小車走1m車軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)為： 1000/（3.14*120）=2.65

輪軸帶輪盤（1）傳動比為 R輪盤（1）/R車軸=2.65:1

所以帶輪盤（1）直徑為 R輪盤（1）=2.65*15=39.8mm

設(shè)計工藝

（1）小車的地板采用的是硬制透明的塑料，它可以減輕小車的重量，減少與地面摩擦而產(chǎn)生的能量損失。

（2）皮帶可以采用拉的相對比較緊些，這樣就比較容易拉動周的轉(zhuǎn)動。

（3）所有轉(zhuǎn)動副連接處，都采用球軸承，可以減小摩擦，同時可以保證運動的準(zhǔn)確性。

（4）后輪作為驅(qū)動輪，需要與地面之間有相對比較大的摩擦力，這樣可以更好的帶動小車的運動。

（5）在連桿與小車導(dǎo)向桿之間利用球鉸連接，因為要實現(xiàn)不同方向的轉(zhuǎn)動。

（6）前輪的支撐桿子要垂直。并且要可以靈活繞著軸線轉(zhuǎn)動。這樣才能很好的實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。

（7）支撐長皮帶輪的杠子要與后輪的軸線垂直。

成本分析

（1）皮帶：計

元（2）底盤：計 元

（3）車輪：后輪 元，導(dǎo)向輪(前輪)元 ,共計 元（4）空間曲柄搖桿機構(gòu)：共計

元（5）帶輪：計 元

（6）其它：裝皮帶上的小盒，計 元（7)成本總計：共計 元

管理方案設(shè)計

1：人力資源配置

小組共四人組成：學(xué)生三名，導(dǎo)師一名。導(dǎo)師統(tǒng)籌整個無碳小車的設(shè)計，組員們在導(dǎo)師的指引下一起探討和設(shè)計、制作方案。

2：進度計劃與控制設(shè)計方案

方案初定于11月10日，11月15日之前提交設(shè)計方案。得到批準(zhǔn)后立即開始加工設(shè)計，預(yù)計11月末完成比賽作品與無碳小車的調(diào)試工作。

3：質(zhì)量管理設(shè)計

完全按照小車需要的精度與要求進行小車零部件加工，特殊部位進行特殊加工。使小車能盡可能達到走的更遠的目標(biāo)。

第三篇：無碳小車設(shè)計方案

無碳小車設(shè)計方案

專業(yè) 車輛工程101 姓名 李海勃 學(xué)號 1003010110

無碳小車設(shè)計方案

小車設(shè)計1：工作原理

先由重物長帶（1）上，由于重力的作用，帶向下運動，帶動輪軸轉(zhuǎn)動，這時候，車輪轉(zhuǎn)動，同時，輪軸通過短帶（2）帶動輪盤（3）的轉(zhuǎn)動，輪盤（3）帶動導(dǎo)向輪（4）的右邊的轉(zhuǎn)向桿（5）前后擺動，實現(xiàn)車的轉(zhuǎn)向。

2：動力裝置

一）：傳動的選擇及其原理：

可以利用帶傳動，因為帶傳動比較容易實現(xiàn)，同時也容易保證較好的傳動比。如圖（2）傳動：

二）：傳動比與路程的設(shè)計計算：

由于帶傳動的過程中，圓周走過的路程的相同的所以下面的車輪軸也走過了 S軸圓周= S落差=500mm

因為R車輪/R軸=S車/S落差，那么可以設(shè)計自己不同的軸來保證行走最遠的距離。取 R車輪/R軸=S車/S落差=8 取 R軸=15mm

則 R車輪=120mm。

則車可以行走距離為 S車/=500*8=4000mm 3：轉(zhuǎn)向裝置

圖（2）

一）：轉(zhuǎn)向裝置的選擇：

選擇采用空間四杠機構(gòu)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，其原理是利用曲柄搖桿機構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)一圈，搖桿轉(zhuǎn)動一定角度，原理如圖（2）：

在連桿與小車導(dǎo)向桿之間利用球鉸連接，因為要實現(xiàn)不同方向的轉(zhuǎn)動。

二）：工作原理：

用車輪軸帶動輪盤（1），用輪盤（1）作為四杠機構(gòu)的曲柄，杠（2）是其連桿，杠（3）是搖桿，輪盤（1）轉(zhuǎn)動一圈，杠（3）擺動一定的角度，通過行使的路程，計算好每個轉(zhuǎn)彎的的位置，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。

三）：計算：

設(shè)計輪盤（1）每轉(zhuǎn)動一圈，小車穿過一個障礙物，所以小車走1m車軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)為： 1000/（3.14*120）=2.65

輪軸帶輪盤（1）傳動比為 R輪盤（1）/R車軸=2.65:1 所以帶輪盤（1）直徑為 R輪盤（1）=2.65*15=39.8mm 設(shè)計工藝

（1）小車的地板采用的是硬制透明的塑料，它可以減輕小車的重量，減少與地面摩擦而產(chǎn)生的能量損失。

（2）皮帶可以采用拉的相對比較緊些，這樣就比較容易拉動周的轉(zhuǎn)動。

（3）所有轉(zhuǎn)動副連接處，都采用球軸承，可以減小摩擦，同時可以保證運動的準(zhǔn)確性。

（4）后輪作為驅(qū)動輪，需要與地面之間有相對比較大的摩擦力，這樣可以更好的帶動小車的運動。

（5）在連桿與小車導(dǎo)向桿之間利用球鉸連接，因為要實現(xiàn)不同方向的轉(zhuǎn)動。（6）前輪的支撐桿子要垂直。并且要可以靈活繞著軸線轉(zhuǎn)動。這樣才能很好的實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。

（7）支撐長皮帶輪的杠子要與后輪的軸線垂直。（8）成本分析（1）皮帶：計

元（2）底盤：計 元

（3）車輪：后輪 元，導(dǎo)向輪(前輪)元 ,共計 元（4）空間曲柄搖桿機構(gòu)：共計

元（5）帶輪：計 元

（6）其它：裝皮帶上的小盒，計 元（7)成本總計：共計 元

管理方案設(shè)計

1：人力資源配置

小組共四人組成：學(xué)生三名，導(dǎo)師一名。導(dǎo)師統(tǒng)籌整個無碳小車的設(shè)計，組員們在導(dǎo)師的指引下一起探討和設(shè)計、制作方案。

2：進度計劃與控制設(shè)計方案

方案初定于11月10日，11月15日之前提交設(shè)計方案。得到批準(zhǔn)后立即開始加工設(shè)計，預(yù)計11月末完成比賽作品與無碳小車的調(diào)試工作。

3：質(zhì)量管理設(shè)計

完全按照小車需要的精度與要求進行小車零部件加工，特殊部位進行特殊加工。使小車能盡可能達到走的更遠的目標(biāo)。

來源：第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品小類：機械與控制大類：科技發(fā)明制作B類簡介：設(shè)計一種將重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能，并可用來驅(qū)動小車行走及轉(zhuǎn)向的裝置。無碳小車采用三輪結(jié)構(gòu)，前轉(zhuǎn)向輪最大外徑不小于Φ30mm，小車上裝載一外形尺寸為Φ60mm×20mm且質(zhì)量不小于400g的實心圓柱型鋼制質(zhì)量塊。該無碳小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔1米，放置一個直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒）。詳細(xì)介紹：設(shè)計一種將重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能，并可用來驅(qū)動小車行走及轉(zhuǎn)向的裝置。無碳小車采用三輪結(jié)構(gòu)，前轉(zhuǎn)向輪最大外徑不小于Φ30mm，小車上裝載一外形尺寸為Φ60mm×20mm且質(zhì)量不小于400g的實心圓柱型鋼制質(zhì)量塊。該無碳小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔1米，放置一個直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒）。煤炭是大自然給予人類的一筆寶貴財富，可是由于人們對煤炭的巨大...(查看更多)需求，煤炭資源日趨減少近于枯竭。隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的提升，無碳的理念也越來越被人們提上研究的課題。更潔凈、更環(huán)保、更節(jié)能、更高效的理念也深入人心。本小車是對“無碳”理念的探索與開發(fā)，對未來“無碳”的憧憬。小車構(gòu)思巧妙，在完成設(shè)計的要求下充分考慮了外觀和成本等問題，方便以后的擴展和進一步的開發(fā)。并能滿足大部分初高中及大學(xué)學(xué)生對機械知識實踐的實驗與了解。對激發(fā)青少年對機械構(gòu)造的熱情有深遠的影響

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計一種將重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能，并可用來驅(qū)動小車行走及轉(zhuǎn)向的裝置。無碳小車采用三輪結(jié)構(gòu)，前轉(zhuǎn)向輪最大外徑不小于Φ30mm，小車上裝載一外形尺寸為Φ60mm×20mm且質(zhì)量不小于400g的實心圓柱型鋼制質(zhì)量塊。該無碳小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔1米，放置一個直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒）。本小車著重體現(xiàn)了無碳的概念，小車的動能完全由重力勢能提供，是...(查看更多)對環(huán)保的最高理想。創(chuàng)新點：本小車本身著重體現(xiàn)了無碳的概念，小車的動能完全由重力勢能提供，是對環(huán)保的最高理想。技術(shù)關(guān)鍵：（1）利用重力勢能這唯一的能量讓小車行走并能躲開障礙物。（2）小車采用的擺桿機構(gòu)由傳統(tǒng)的剛性桿改為有柔性的繩索。（3）為了使小車在轉(zhuǎn)彎時更易實現(xiàn)差速，利用有機玻璃作為輪子，從而降低輪子與地面的摩擦系數(shù)。主要技術(shù)指標(biāo)：驅(qū)動吊重；吊重高；前輪直徑；后輪直徑

科學(xué)性、先進性

本小車依照現(xiàn)代工程師的標(biāo)準(zhǔn)，注重設(shè)計的巧妙、制作的精良、調(diào)試的可靠性等。與其他類似的模型小車相比，本小車更注重能量的利用、車體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、勻速性等；采用的柔性擺桿機構(gòu)更涉及了諸多數(shù)學(xué)理論的驗證；，且使小車控制轉(zhuǎn)彎更省力、使小車的躲避障礙物的周期更容易實現(xiàn)與控制，亦降低了整車重量。再者小車整體構(gòu)造簡潔，組合零件不多，摩擦損耗小，效率高，較容易制造安裝。適合廣大青少年學(xué)習(xí)研究。

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測 技術(shù)優(yōu)點：（1）無碳小車是以5焦耳重力勢能為唯一能量的、具有連續(xù)避障功能的三輪小車，實現(xiàn)了真正意義上的無碳。（2）小車采用的擺桿機構(gòu)由傳統(tǒng)的剛性桿改為柔性繩索，小車控制轉(zhuǎn)彎更省力，躲避障礙物的周期更容易實現(xiàn)與控制，同時降低了整車重量。（3）利用有機玻璃作為輪子，易于實現(xiàn)差速，且降低了輪子與地面之間的摩擦系數(shù)。（4）整體構(gòu)造簡單，摩擦損耗小，效率高，較容易制造安裝。

第四篇：無碳小車說明書

無碳小車說明書

（本小組選擇的競賽項目是競賽項目二）

一、小車整體說明

小車整體結(jié)構(gòu)上面，我們根據(jù)小車功能要求和機器的構(gòu)成（原動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、控制部分），把小車分為驅(qū)動部分、轉(zhuǎn)向部分兩個模塊進行分析和設(shè)計。

在此基礎(chǔ)上，小車采用三輪機構(gòu)，后輪驅(qū)動，前輪轉(zhuǎn)向，重物下落的過程中通過齒輪傳動機構(gòu)，將重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車運動的動能，在后輪驅(qū)動下，再通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的凸輪傳動，將后輪的行走轉(zhuǎn)化為前輪的轉(zhuǎn)向，以便達到預(yù)期的要求。

考慮到競賽項目二要求的樁距是（400±100）mm，小車車身在允許范圍內(nèi)應(yīng)盡可能小，并且行走的軌跡也要盡可能的短，這樣才能夠避免小車車身碰到障礙物或者小車駛出乒乓球桌。

二、驅(qū)動部分

原理分析：根據(jù)小車功能要求，給定一重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置。該自行小車在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺（長1525mm、寬1370mm）上，繞相距一定距離的兩個障礙沿8字形軌跡繞行，繞行時不可以撞倒障礙物，不可以掉下球臺。以小車?yán)@行的圈數(shù)、以及碰倒或避開障礙的多少來綜合評定成績。在設(shè)計要求中，驅(qū)動部分是將物塊重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，并在有限的動能下，使小車能夠移動盡可能多的距離，讓成績達到盡可能好。

機構(gòu)分析：為達到既定要求，首先，在驅(qū)動機構(gòu)上，我們通過一個繩輪驅(qū)動機構(gòu)將重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車后輪的驅(qū)動動能，具體就是將繩子繞過高40cm的定滑輪，一端連在重物上，另一端固定的繞在驅(qū)動軸上，通過重物下落帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)后輪的驅(qū)動。然后，為了使小車運動的距離達到盡可能長，我們使用了一個齒輪傳動機構(gòu)，通過齒輪的運轉(zhuǎn)和傳遞，使得在繩長確定即能量一定的情況下，小車后輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)越多，進而盡可能的增加繞行的圈數(shù)，但在這個過正中，不能因為摩擦力的情況而發(fā)生自鎖現(xiàn)象，在這些情況下，我們抉擇出最佳的傳動比和傳力繩。驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡圖如下

三、傳動轉(zhuǎn)向部分

要實現(xiàn)盡可能多的使小車重復(fù)完成繞八字運動，傳動及轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵，此處我們來分析一下轉(zhuǎn)向機構(gòu)。

基本原理：

1、傳動機構(gòu)：傳動機構(gòu)的功能是把動力和運動傳遞到轉(zhuǎn)向機構(gòu)和驅(qū)動輪上。要使小車?yán)@的圈數(shù)更多及按設(shè)計的軌道精確地行駛，傳動機構(gòu)必需達到傳遞效率高、傳動穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單重量輕等要求。在這些要求上我們想過以下幾種方法來解決：

1、不用其它額外的傳動裝置，直接由動力軸驅(qū)動輪子和轉(zhuǎn)向機構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡單。在不考慮其它條件時這是最優(yōu)的方式。

2、.帶輪具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸震等特點但其效率及傳動精度并不高。不適合本小車設(shè)計。

3.齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定但價格較高。因此在第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮使用齒輪傳動。

2、轉(zhuǎn)向機構(gòu)：轉(zhuǎn)向機構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。轉(zhuǎn)向機構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡單，零部件已獲得等基本條件，同時還需要有特殊的運動特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滿足要求的來回擺動，帶動轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。

能實現(xiàn)該功能的機構(gòu)有：凸輪機構(gòu)搖桿、曲柄連桿搖桿、曲柄搖桿、差速轉(zhuǎn)彎等等。

凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運動。優(yōu)點：只需設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到任意的預(yù)期運動，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便；缺點：凸輪輪廓加工比較困難。在本小車設(shè)計中由于：凸輪輪廓加工比較困難、尺寸不能夠可逆的改變、精度也很難保證、重量較大、效率低能量損失大（滑動摩擦）

曲柄連桿搖桿 優(yōu)點：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不像凸輪機構(gòu)有時需利用彈簧等力封閉來保持接觸。缺點：一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或運動軌跡，且設(shè)計較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運動要求較多或較復(fù)雜時，需要的構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)往往比較多，這樣就使機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機構(gòu)運動規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加；機構(gòu)中做平面復(fù)雜運動和作往復(fù)運動的構(gòu)件所長生的慣性力難以平衡，在高速時將引起較大的振動和動載荷，故連桿機構(gòu)常用于速度較低的場合。在本小車設(shè)計中由于小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大故機構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機構(gòu)并不復(fù)雜，利用 MATLAB 進行參數(shù)化設(shè)計并不困難，加上個鏈接可以利用軸承大大減小摩擦損耗提高效率。對于安裝誤差的敏感性問題我們可以增加微調(diào)機構(gòu)來解決。曲柄搖桿 結(jié)構(gòu)較為簡單，但和凸輪一樣有一個滑動的摩擦副，其效率低。其急回特性導(dǎo)致難以設(shè)計出較好的機構(gòu)。差速轉(zhuǎn)彎 差速拐是利用兩個偏心輪作為驅(qū)動輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉(zhuǎn)動半徑不一樣，從而使兩個輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。小車通過差速實現(xiàn)拐彎避障。差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車能走的最遠的設(shè)計方案。和凸輪同樣，對輪子的加工精度要求很高，加工出來后也無法根據(jù)需要來調(diào)整輪子的尺寸。（由于加工和裝配的誤差是不可避免的）綜合上面分析我們選擇曲柄連桿搖桿作為小車轉(zhuǎn)向機構(gòu)的方案。

機構(gòu)分析：首先，要實現(xiàn)繞八字運動，可以采用圓柱凸輪+搖桿。設(shè)計適當(dāng)?shù)臏喜?，圓柱凸輪做定軸轉(zhuǎn)動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)不斷的任意往復(fù)運動，通過分析走八字時轉(zhuǎn)向輪的運動規(guī)律可以獲得搖桿的運動規(guī)律，以此規(guī)律為依據(jù)可以分析出圓柱凸輪溝槽的軌跡。其次，要使八字盡可能多，這就要求我們必須減少能量損失，提高能量利用率?？紤]到齒輪具有效率高，工作可靠，傳動比穩(wěn)定的特點，我們采用齒輪傳動，通過一對嚙合的直齒輪機構(gòu)將驅(qū)動住的轉(zhuǎn)動傳遞給圓柱凸輪。另外為盡量減小摩擦帶來的能量損失，可通過使用潤滑油潤滑的方式來減小摩擦。小車傳動及轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡圖如下

四、理論分析

（1）小車軌跡形狀及長度

我們是根據(jù)伯努利雙扭線來設(shè)計小車的8字軌跡，它的直角方程是（x2+y2）2=a2（x2-y2），軌跡的周長C=5.244a，雙紐線

考慮到小車運動的實際情況，上圖中m,n兩點代表兩木樁，在autoCAD中畫出mn=300mm,400mm,500mm的圖像，求出周長。然后用EXCEL的函數(shù)功能求出不同樁距的相關(guān)數(shù)據(jù)

autoCAD繪制的雙紐線

Excel表格。

（2）圓柱凸輪溝槽的確定

1/21/2通過伯努利雙扭線，解出y=?（-x2+（8a2x2+a4）/2-a2/2），yy，=-x+4ax/(8x2+a2)1/2，求出y，這樣可以求出輪子的轉(zhuǎn)角為α，因為轉(zhuǎn)動桿的長度和前輪與轉(zhuǎn)動副的距離一定，分別可設(shè)b，a，c，利用三角函數(shù)求得桿的轉(zhuǎn)角為β=arcsin（csinα/b）(β取鈍角)，這樣溝槽的函數(shù)h=a*sin（α+β），利用h的變化設(shè)計溝槽，使輪子按照預(yù)定的軌跡轉(zhuǎn)動。

（3）小車后輪直徑齒輪傳動比

設(shè)小車運動軌跡長度為S，驅(qū)動軸齒輪對與凸輪同軸齒輪的傳動比為i，后輪直徑為D。根據(jù)設(shè)計要求，小車完成一次八字，圓柱凸輪旋轉(zhuǎn)一周，后輪旋轉(zhuǎn)i 周，即

i×πD=S

D=S/πi

第五篇：總結(jié)(無碳小車)

四川省第三屆無碳小車參賽總結(jié)

經(jīng)過無碳小車的設(shè)計與制作，讓我學(xué)到了很多很多，可謂是受益匪淺。從競賽開始到小車制作完成，再到小車順利運行，期間經(jīng)歷了汗水、忙碌與挑戰(zhàn)，我們不僅贏得了成功，而且我們收獲了失敗后走向成功的經(jīng)驗。在小車的比賽中，更讓我們這些處在“大山”中的目光與眼界得以開闊，得以豐富。讓我們看到自身的不足，讓我們明白人外有人，天外有天，更讓我們學(xué)到我們所學(xué)不到的東西。

在這學(xué)期開學(xué)后的第三個星期，老師就為我們公布了無碳小車的設(shè)計制作大賽的要求，同時要求我們進行自由組合，自行設(shè)計。我們的三人組合選擇了相對簡單的S型小車，我們的設(shè)計理念為“簡單、高效、靈活”。我們一開始借助了pore三維建模軟件和機械設(shè)計、機械制圖對小車進行了最初設(shè)計，根據(jù)計算和設(shè)定了數(shù)據(jù)，然后再pore進行分析，最后我們將圖紙與方案整理了出來。在于指導(dǎo)老師的交流中，我們才明白，我們的很多設(shè)計僅限于理論上，在實際的加工中是不能進行的，是加工不了的。在工藝和結(jié)構(gòu)上，要有可行性，對于不能加工的方案就是不合格的方案，無論怎么優(yōu)秀也只是徒勞。

加工時一個漫長的過程，而就是這個漫長的過程，卻是我們不斷成長，不斷進步，不斷走向成熟的收獲之路。在制作一開始，我們就要使用車床，鉗工，雖然之前我們也有過金工實習(xí)的課程，但是，卻并沒有這次的詳細(xì)，同時對工件的精度要求也沒有這次的高。在車床的使用中，我們不僅對車床有了新的了解，更對車床的使用更加的熟練，對刀、進刀、走刀、退刀以及刀具、工件的裝夾等等都讓我們得到進一步鞏固。在鉗工車間里，雖然都是純手工工藝，很是辛苦，但正因如此，我們是專業(yè)知識成長到了另一個高度，同時即鍛煉了我們的團隊合作能力，也鍛煉了我們的動手操作能力。通過車間的加工，以及老師的指導(dǎo)，讓我們明白，從一定程度上，加工精度，直接影響到小車的性能好壞，同時也讓我明白了動手加工能力對我們專業(yè)的重要性。

經(jīng)過近兩個月的加工，我們的小車也順利完工了，感覺工作已經(jīng)完成，而實際上，更大的困難才剛剛開始。我們接下來的工作就進入小車的調(diào)試階段。最開始，我們加上重物后，小車卻一臉泰然的原地站立，這無疑給了我們巨大的打擊，之后我們開始尋找各個方面的原因，最終在齒輪嚙合上找到了原因，而我們?yōu)榱诵≤嚨姆奖憧紤]，將小車的齒輪中心距改成可調(diào)式，輕松的解決了它。雖然調(diào)試過程中的問題看似簡單，但是卻是我們最致命的，如果它不能按照預(yù)定方案行走，那我們之前的一切努力都將付諸東流。這也讓我明白了，無論做什么事情，我們從頭到尾都要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男膽B(tài)對待，因為最細(xì)微的疏忽有可能成為我們走向成功的致命一擊。

通過這一段時間的努力，我們順利的通過了學(xué)校的比賽，26號參加了四川省第三屆無碳小車比賽，在報道的第一天，我們就看到了各個對的不同樣式，不同機構(gòu)，不同原理的作品。第二天開始了正式的比賽，我們的比賽分為幾個項目，三為建模與三D打印、車床使用、小車的拆裝調(diào)試與小車走樁三個項目，由于我們每組只有兩個人參加比賽，而參賽的項目安排卻讓時間相沖。我們原計劃是一個人做小車的拆裝調(diào)試，一個人做三D打印和車床，而突如其來的比賽時間安排卻讓我們措手不及，為了能夠順利完成比賽，我們采用了臨時更改計劃的方案。由培訓(xùn)過三D打印的同伴臨時培訓(xùn)我們沒有學(xué)過的人，在網(wǎng)上搜索打印軟件的界面進行培訓(xùn)。雖然是第一次接觸這個東西，我們進入場地后都感覺壓力很大，因為在進打印室之前，聽到過很多參賽隊都說，他們在學(xué)校都有練習(xí)，而我們卻是第一次接觸，而且還是臨陣磨槍。進入打印室后，我感覺手都有些發(fā)抖，但看到了界面后，心里好似有點安慰。順著頭天晚上的臨時培訓(xùn)，一步步的進行著，順利的完成了打印項目。因此我深有感悟，不管有多么難的事情，只要我們用心，認(rèn)真對待，只要我們肯學(xué)，敢于面對困難，就沒有解決不了的事，重點在于你敢不敢去同它正面對戰(zhàn)。

我的第二個項目是小車的拆裝調(diào)試，在這個時候，我的隊友也完成了它的項目，同我一起進行最后一個項目，在拆裝室里，我們看到了很多的小車，有采用錐齒機構(gòu)的，有凸輪機構(gòu)的，也有四桿機構(gòu)的，各式各樣，但在我看到的小車中，卻沒有一個采用差齒結(jié)構(gòu)，而且他們的車子無論哪一輛都有著很多的結(jié)構(gòu)，和我們的車比起來他們的結(jié)構(gòu)可以用復(fù)雜來形容。但是，也有很大的一個特點，他們的車可以看出來，都是采用了線切割、銑床等加工出來的，比如說軸吧，我們的軸是采用C6140加工的，導(dǎo)致了軸出現(xiàn)很大的誤差，而其他學(xué)校的軸采用了銑床加工，可以達到一個很高的精度，在支架安裝上，我們采用的是尺塊劃線，打孔，固定，安裝，而采用銑床卻可以一次性加工成型，保證了孔的同軸度，為小車運行減小了誤差。同時這樣加工也讓小車外觀變得華麗。

還有最值得學(xué)習(xí)的一點就是，我們采用的傳動比的差別。我們學(xué)校所選用的傳動比均為1:6，而其他學(xué)校的傳動比卻基本維持在3~4之間，有的甚至更小1:1.5，我們巨大的傳動比，為我們穩(wěn)定速度造成了很多的麻煩，首先就是啟動時需要極大的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)運行起來時，速度不能有效的控制。而且我們的齒輪模數(shù)都很小，為0.75，而其他學(xué)校的模數(shù)基本在1以上，因為大的模數(shù)可以減小齒輪嚙合時造成的誤差。我想這些都是我們所應(yīng)該學(xué)習(xí)和借鑒的東西。

經(jīng)過這一段時間辛苦勞作，比賽終于結(jié)束了，雖然在S型的比賽中我們只得了第二名，但是在這個過程中，卻讓我們受益匪淺，感受頗多，學(xué)到了很多的知識與技能，為我的大學(xué)生活增添了別具特色的音符，讓我們的專業(yè)水平的到很大程度的提高。同時也增強了我們的自信心。最后，特別感謝指導(dǎo)老師以及金工實習(xí)的老師們對我們的指導(dǎo)與幫助，沒有他們的指導(dǎo)與幫助，就沒有我們今天的成就，真心的感謝他們，同時也要感謝學(xué)校給我們的這次學(xué)習(xí)的機會，我想它會讓我們在今后的學(xué)習(xí)生活中，激勵著我們不斷前行。

無 碳 小 車 參 賽 總 結(jié)

姓名：曹 定 剛 學(xué)號：201211302038 班級：2012級機制2班車號：S211