无碳小车的结构设计思路及方案.docx

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1、无碳小车设计思路及方案一、设计思路依据本届竞赛题目对无碳小车（以下简称：小车） 功能设计、徽标设计的要求，我们首先确定如下的 设计思路：1、依据能量守恒定律，物块下落的重力势能直接转 化为小车前进的动能时，能量损失最少，所以小 车前进能量来源直接由重物下落过程中削减的 重力势能供应为宜。2、依据小车功能设计要求（小车在前行时能够自动 避开赛道上设置的障碍物），小车前进的路线具 有肯定的周期性；考虑到小车转向时速度有损 失，小车前进的线路是命题设计要求的最优解。3、结构的设计与本钱分析、加工工艺设计统筹考 虑，力求产品的最优化设计。4、徽标反映本届竞赛主题：无碳小车二、设计方案以下是详细的设计方

2、案介绍：图1(1)设计说明：整个徽标是一个椭圆形的圈，包围着一个车轮，车轮下面写着“No Carbon”的字样。其中，车轮代表着我们所做的无碳小车。其后面是 由众多抽象的“S”形条纹组成，代表着我们的无碳小车由所要求的 “S”形跑到疾驰而出。其下的“No Carbon”字样简洁明白地说明白 这届大赛的主题，并且外面的椭圆圈，代表着能量的意识，说明白势 能与动能相互转换的过程。最终，以整体上看，整个图形像一只眼睛。 看着远方，对将来全球实现无碳布满盼望。(2)材料:45钢(3)制作：激光打标机 喷漆外圈红色R： 255 G： 0B： 0 内圈红色 R： 170 G： 0B： 0 “No” R：

3、85 G： 85 :B： :85 Carbon” R： 170 G： OB： 0车轮 R： 255 G： 85 B： 85“S”R： 255 G： 85-170 B： 0-85二、小车动力、动力一转向、转向系统1、小车的动力系统（图2）（1）方案：依据竞赛命题要求（小车前行过程中完成的全部动作所需的能量均重物 下落削减重力势能转换获得，不行使用任何其他的能量形式）及能量守恒 定律，物块下落的重力势能直接转化为小车前进的动能时，能量 损失最少，所以以绳拉力为动力为宜。拉力作用于锥型原动轮（以 下简称：原动轮）上，形成力矩，力矩对该原动轮产生转动效应, 通过一系列齿轮的传动，将动力输出，使后轮转动

4、，小车前进。（2）以上方案作用：由于设计该小车的前进过程是静止一加速一匀速一减速的 过程，所以开头时拉力的作用点处在原动轮半径较大处，并且随 着小车的前进，拉力作用点距离原动轮的轴线的距离呈递减的线性变化。起始时，原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起 动；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。重物是由赛会组委会供应，M=lKg,那么作用于原动轮上的作用 力为F=Mg=9. 8N.假设该作用力所产生的扭矩不通过一系列齿轮将扭 矩减小而直接作用于后轮上，那么重物开头下落一重物停止的过 程始终处于加速，这与小车的设计运动过程相违反。所以采纳一 系列齿轮将该作用力

5、产生的扭矩转化为后轮上较小扭矩，增加小 车前进的距离，掌握小车前进的速度。2、小车的动力一转向系统（图3）图3（1）方案:依据竞赛命题要求（小车前行过程中完成的全部动作所需的能量均重物 下落削减重力势能转换获得，不行使用任何其他的能量形式；小车在前行时能 够自动避开赛道设置的障碍物），通过锥形齿轮，将小车动力传递到 小车的转向系统。又依据小车转向系统的设计要求，设计两个转向相 反的齿轮，齿轮上插有挡块，两个挡块周期性的碰撞转向系统中的把 手，完成转向。（2）以上方案作用：小车动力一转向系统是连接动力系统与转向系统的桥梁，通过给 系统，实现小车转向动力的来源。动力一转向系统中反向旋转的两个齿轮，

6、通过齿轮上挡块对转向 系统中把手周期性碰撞，将动力系统的作用力传递到转向系统。3、小车的转向系统（图4）图4（1）方案:依据小车功能设计要求（小车在前行时能够自动避开赛道设置的障碍物）及转向特点，实行小车前进轨迹为：直线一弧线一直线的行 进过程(图4)o为了实现此运动轨迹，小车前轮转动必需满意向两 边转动的时间短，不发生转动的时间长。为此，设计在前轮轴上安装 一个把手，把手与前轮轴通过键连接，与底盘通过弹簧连接。当动力 一转向系统上的挡块碰撞把手时，小车处于转向过程；当碰撞结束后, 把手由于弹簧的作用力，回到未碰撞之前的状态，此时，小车处于直 线前进的过程，直到下一个转向处。(2)以上方案的作用：考虑到小车转向时，速度有损失，且转向过程中小车重心偏移， 影响小车的稳定性。一方面，采纳直线一弧线一直线的运动轨迹可以 从肯定程度上提高小车的稳定性。另一方面，小车的速度不会损失的 太多。