无碳小车8型设计方案

工业工程1211班 王志勇

无碳小车的运动原理：

如图所示，重物的牵引带动A轮的转动，A轮的转动带动B轮，再根据B、D之间的齿轮粘合带动C1，C2和E齿轮的转动，E轮带动F轮的转动，从而使G杆左右运动的同时，前后运动，杆的偏转，使得H轮偏转，根据C1，C2轮和H轮的合运动，小车就可以按照要求一边行走一边转弯。

梯形原动轮

1.在起始时原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。

2.起动后，原动轮半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。 3.当物块距小车很近时，原动轮的半径再次变小，绳子的拉力不足以使原动轮匀速转动，但是由于物块的惯性，仍会减速下降，

原动轮的半径变小，总转速比提高，小车缓慢减速，直到停止，物块停止下落，正好接触小车。

2.2.2 小车各个尺寸设计的推导：

根据题目中赛道宽度2m，以及每间隔1m，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒，以及赛道的大致行走路线（如图），我组拟定一些实际尺寸的大

工业工程1211班 王志勇

小以及推导

35cm98cm

图五： 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图

考虑到要使小车的运动轨迹尽可能沿直线运动,绕过的障碍物越多,但又得考虑要使小车不碰到障碍物,经过我组在各

第二届湖南省大学生工程训练综合能力竞赛

无碳小车设计方案

参赛者：陈英山（11级机自） 刘少辉（11级机自

吴达友（11级机自）

1.车架

由于车架只是起支撑作用而且不用受很大的力，

精度要求不高，所以在考虑成本和车架重量后采用木

材制作。

2.主动力

主动力是由重块的重力势能转化而来。能实现这一功能的方案如图所示，

采用绳轮方法。重物在下落的过程中可以通过导绳

轮提供主动力。导绳轮机构简单，.产生的主动力适

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。

而且绕绳轮

采用可以调绕线

半径大小圆锥状

的绳轮。可以通

过改变绕在绳轮上的半径大小来改变驱动

力的大小，从而适应较多不同的场地。

3.传动机构

传动机构的功能是把动力和运动传递

到转向机构和驱动轮上。要使小车行驶的

更远，传动机构必需传递效率高、传动稳

定、结构简单重量轻等。所以如图所示：

（1）.不用其它额外的传动装置，直接由动力轴驱动轮子和转向机构.

（2）.采用齿轮作为传动装置，因为齿轮具有效率高、结构紧凑、传动比稳定

.

4.转向装置

为了使小车能绕开障碍物，

我们采用了如图所示的转向装

置。该装置结构简单，同时利用

偏心杆将转向齿轮的旋转运动

转化为满足要求的来回摆动，带

动转向轮左右转动从而实现拐

弯避障的功能。

前轮还采用微调

目录

一、设计要求????????????????????????????.4 1.1功能分析阶段............................... ...................4 1.2参数分析与个性化设计阶段????????????????????..4 1.3制造阶段????????????????????????????..4 1.4调试阶段????????????????????????????..4 二、正式设计????????????????????????????.5 2.1机械总功能分解及功能元解????????????????????..6 2.2机构选型与方案对比???????????????????????..6

2.2.1机构选型的基本原则????????????????????...6 2.3势能转化机构分析????????????????????????..7

2.3.1重物锥台轮机构功能元解的优缺点??????????????..7 2.3.2重物飞轮机构功能元解的优缺点????????????????7 2.3.3发条弹簧机构功能元解的优缺点????????????????8 2.

目录

一 绪论

1.1本届竞赛命题主题

1.2小车功能设计要求

1.3小车整体设计要求

1.4 小车的设计方法

二 方案设计

2.1 路径的选择

2.2自动转向装置

2.2.1 前轮转向装置

2.2.2 差速转向装置

2.2.3 小结

2.3 能量转换装置

2.4 车架

2.5 微调部分

三 参数的设计

3.1 路径参数的确定

3.2 自动转向装置参数的确定

3.2.1 前轮转向装置参数的确定

3.2.2 差速转向装置参数的确定

3.2.3 小结

3.3 能量转换装置参数的确定

3.4 车架参数的确定

3.5 微调部分参数的确定

四 小车的工程图

4.1 小车部分零件工程图

4.2小车各装置工程图

4.3小车总装配图

五 评价分析

5.1小车优缺点

5.2 小车的改进方向

六 附录

一 绪论

1.1本届竞赛命题主题

本届竞赛命题主题为“无碳小车”。要求经过一定的前期准备后，在集中比赛现场完成一套符合本命题要求的可运行装置，并进行现场竞争性运行考核。每个参赛作品要提交相关的设计、工艺、成本分析和工程管理4项成绩考核作业。

1.2小车功能设计要求

设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换来的。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），比赛时统一用质量为1Kg的重块（￠50×

目录

一 绪论

1.1本届竞赛命题主题

1.2小车功能设计要求

1.3小车整体设计要求

1.4 小车的设计方法

二 方案设计

2.1 路径的选择

2.2自动转向装置

2.2.1 前轮转向装置

2.2.2 差速转向装置

2.2.3 小结

2.3 能量转换装置

2.4 车架

2.5 微调部分

三 参数的设计

3.1 路径参数的确定

3.2 自动转向装置参数的确定

3.2.1 前轮转向装置参数的确定

3.2.2 差速转向装置参数的确定

3.2.3 小结

3.3 能量转换装置参数的确定

3.4 车架参数的确定

3.5 微调部分参数的确定

四 小车的工程图

4.1 小车部分零件工程图

4.2小车各装置工程图

4.3小车总装配图

五 评价分析

5.1小车优缺点

5.2 小车的改进方向

六 附录

一 绪论

1.1本届竞赛命题主题

本届竞赛命题主题为“无碳小车”。要求经过一定的前期准备后，在集中比赛现场完成一套符合本命题要求的可运行装置，并进行现场竞争性运行考核。每个参赛作品要提交相关的设计、工艺、成本分析和工程管理4项成绩考核作业。

1.2小车功能设计要求

设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换来的。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），比赛时统一用质量为1Kg的重块（￠50×

2014年****工程训练综合能力竞赛

参赛者： 指导老师：

无碳小车设计报告

2014/10/15

1、 设计概述

“无碳小车”是将重力势能转换为机械能，使小车实现行走及转向功能的装置。

小车由能量转换机构、传动机构、转向机构和车身构成，首先通过能量转换机构获得动力来驱动后轮转动，继而通过传动机构将运动传给转向机构使转向轮，利用横纵向直线运动复合运动使转向轮呈正弦波形周期性摆动，从而避开设置在波形内固有间距的障碍物。

具体设计为小车以1kg重物块下落500mm产生的重力势能作为动力，通过线绳带动齿轮轴等传动机构，单轮驱动；通过正弦机构带动前轮周期性摆动实现转向。无碳小车结构设计总装图如图所示。

2、设计思路和方案

小车的设计分为三个主要阶段：功能分析、、制造加工调试 2.1功能分析

对小车功能要求进行分析，寻找功能元解，将小车分为车架 、原动机构 、传动机构 、转向机构 、行走机构 、微调机构六个模块。对每一个模块进行多方案设计，综合对比选择最优的方案组合。 2.2参数分析与个性化设计

利用Solidworks软件进行小车的实体建模、部分运动仿真。

对方案建立数学模型进行理论分析，使用MATLAB软件分别进行能耗规律

The 5 National UndergraduateEngineering Training Integration Ability Competition （此栏由赛务工作人员填写） 编 号 th 结构设计方案 第五届北京大学生工程训练综合能力竞赛 Structure Design Scheme 第一幅照片（小车正面） 学校名称： 参赛项目： （注意照片的放置方向与页面方向一致， 装 订 线 照片上不允许出现参赛学校信息，阅后删除。） 第二幅照片（小车侧面） （注意照片的放置方向与页面方向一致， 照片上不允许出现参赛学校信息，阅后删除。） - 1 -

The 5 National UndergraduateEngineering Training Integration Ability Competition th 结构设计方案 第五届北京大学生工程训练综合能力竞赛 参赛项目 Structure Design Scheme 1、设计思路（字体，宋体，五号，行距为固定值20磅

攀枝花学院

Panzhihua University

本科毕业设计

无碳越障小车设计

题 目： 无碳越障小车设计 学生姓名： 谭晓波 学 号： 201010601154 院 （系）： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化

班 级： 2010级机械设计制造及其自动化4班

指导教师： 杨涛 职 称： 实验师

二零一四年五月

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要

摘 要

目前全球经济飞速发展，带来环境问题愈发明显，传统能源逐渐衰竭，鉴于此无碳小车的研制具有十分重要的意义。针对题目要求拟定了无碳越障小车的总体设计方案，通过计算分析完成了无碳越障小车的结构设计，绘制了装配图和部分主要零件图，通过pro/E模拟仿真验证了预定功能，并制作出了实体样机，通过实体样机的演示达到了规定功能。

关键词：无碳越障小车；环保；机械设计

I

攀枝花学院本科毕业设计（论文）

机械原理课程设计报告书

设计题目: 竞赛题目无碳小车的设计 课程名称： 《机械原理课程设计》 学生姓名： 学生学号：

所在学院： 海洋信息工程学院 学习专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师：宫文峰

2015年 12月11日

目录 ....................................................................................................................................................... 2 第一章 概述 ................................................................................................................................... 3

1.1课程设计任务与目的 .........................................................................................

攀枝花学院

Panzhihua University

本科毕业设计

无碳越障小车设计

题 目： 无碳越障小车设计 学生姓名： 谭晓波 学 号： 201010601154 院 （系）： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化

班 级： 2010级机械设计制造及其自动化4班

指导教师： 杨涛 职 称： 实验师

二零一四年五月

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要

摘 要

目前全球经济飞速发展，带来环境问题愈发明显，传统能源逐渐衰竭，鉴于此无碳小车的研制具有十分重要的意义。针对题目要求拟定了无碳越障小车的总体设计方案，通过计算分析完成了无碳越障小车的结构设计，绘制了装配图和部分主要零件图，通过pro/E模拟仿真验证了预定功能，并制作出了实体样机，通过实体样机的演示达到了规定功能。

关键词：无碳越障小车；环保；机械设计

I

攀枝花学院本科毕业设计（论文）