S型无碳小车设计.doc

“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。,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(￠50×65mm,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,不允许从小车上掉落。图1为小车示意图。图1:无碳小车示意图竞赛小车在前行时能够自动交错绕过赛道上设置的障碍物。障碍物为直径20mm、高200mm的多个圆棒,沿直线等距离摆放。以小车前行的距离和成功绕障数量来综合评定成绩。见图2。图2:,制作加工能力,解决问题的能力。并在设计过程中需要考虑到材料、加工、制造成本等各方面因素,并且小车具有下列要求:,不可使用任何其他的能量来源。,且此转向控制机构具有可调节功能,以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。:小车从赛道一侧越过一个障碍后,整体穿过赛道中线且障碍物不被撞倒(擦碰障碍,但没碰倒者,视为通过);重复上述动作,直至小车停止。,小车的设计一定要做到目标明确,作品的设计需要有系统性规范性和创新性。设计过程中需要综合考虑材料、加工、制造成本等方面因素。其次,为了降低小车的能量损耗,我们设计的小车主要利用齿轮传动,因为齿轮的能量利用率达到95%,最后,做到控制调节路径的功能,由于齿轮便于安装等特点,所以也能运用齿轮传动达到目的。二方案设计通过对小车的功能分析,小车需要完成自动避开障碍物,驱动自身行走,重力势能的转换功能。所以我们将小车的设计分为以下部分,路径的选择,自动转向装置,能量转换装置和车架部分。。障碍物为直径20mm、高200mm的多个圆棒,沿直线等距离摆放。为了在通过障碍物时,行进的距离更短,设计了如图3的路径。即以摆线的方法通过障碍物,然后以相切的直线到达下一障碍物,我们的路径是圆弧和直线的结合。图3:,小车的自动转向需要考虑到前轮的自动转向和后轮的差速转向。所以我们设计了自动转向装置和差速转向装置。,带动齿轮轴的旋转,利用齿轮轴的旋转,实现前轮的转向。并在齿轮轴上安装齿轮,考虑到加工和经济效益的原因,为了能实现较大的传动比,需在齿轮的带动下加入一个定轴齿轮系。在定轴轮系中,其中的一个齿轮和一连接杆铰接在一起,连接杆在铰接上一根直角杆,直角杆放置在水平滑槽中,组成组成水平滑动装置,实现杆在水平方向上的来回摆动。直角杆的另一端固定在前轮上,这样随着随着直角杆的来回摆动就可以实现前轮的转动。前轮转向示意图如图四。其实,前轮转向装置分为两部分,一部分为齿轮的传动达到一定的传动比,令一部分为齿轮所带动的水平滑动机构。图四:前轮转向示意图1图五:前轮转向示意图2图六:前轮滑块部分需要注意的是,直角杆的两杆连接部位有一个滑块,是为了能让直角杆做水平运功。在齿轮轴转动一圈的时候,小车行进一个周期,转弯两次,即直角杆完成一次前后摆动即可。并且需要在拐弯时直角杆摆动,在直线运动时,直角杆不动。小车前轮不转弯。,小车在以弧线段转弯的过程中,两后轮的速度是不一样的,为了能让小车按照预期的轨道行驶,我们设计了差速转向装置。并且,在转弯过程中,加入了差速转向就会使能量损耗减小,从而增加小车的行程。差速转向装置示意图如图七。图七:差速转向装置在此装置中,主要是运用两阶梯齿轮相互啮合,