无碳小车说明书 - 何云磊王清梅何凤伟 - 图文

2.3 方案分析

在选择方案时应综合考虑功能、材料、加工、制造成本等各方面因素，同时尽量避免直接决策，减少决策时的主观因素，使得选择的方案能够综合最优。

小车主要实现两个功能：①行走路程远

②避开障碍多

然而要实现这两个功能，就需要减少内部摩擦损耗、减少地面的摩擦损耗。这样就要保证简化机构、减少高副、减少转轴轴承等直径、充分润滑、保证零件精度、选择适当的材料、减少小车的重量、增大轮子半径以减小摩擦等途径，再则是可根据不同的地面粗糙度调整轮子。最后要达到避开障碍多，就要保证加工装配精度，对小车行走影响较灵敏的零部件尺寸可微调。

小车大多数零件采用标准件、可以直接购买，减少加工误差，另外部分零件可以通过手工加工出来。

2.4设计思路

1、车体设计

按照大赛规定小车采用三轮结构，梯形车身设计，车架材料经过认真比较认为选用铝板最适宜，用铝板做的车架即比塑料车架更加牢固，又较铁制的美观轻便。 2、总体设计思路

根据大赛要求小车采用三轮结构，我们把前轮作为转向轮，后两轮作为驱动轮，根据能量转换原理，重物通过轻绳跨过定滑轮连接到驱动轴的T型轴上，将给定的重力势能转换为机械能，并通过小车的传动装置传给后轮驱动小车行走，并使前轮通过转向机构能做周期性的来回摆动，从而使小车在前行时自动避开赛道上设置的障碍物。这样，当前轮周期性的来回摆动和后轮的向前滚动相结合就可以实现无碳小车的周期性向前行进，由此可以实现小车避开每隔一 米一个的弹性圆棒。

三 具体设计步骤

3.1耗能分析

图3-1 图3-2

力分析

小车质量P0 ，重力P0 g=地面支反力N0 小车驱动力矩M=等效力偶F0×D/ 2 （小车驱动力）F0=2M/D M由G获取

例如：M= G× Φ / 2= F0×D/ 2（暂不计效率）

此时 F0= G× Φ /D 做功分析——

设：S为小车行走距离，mm，η为小车总效率， F0 × S =G× 500mm× η 则： S =G× 500mm× η / F0

前面防滑计算得出：F0 ＜ Ff = P0 g × f 可见：

（1）为了增大小车行走距离； （2）为了避免能量损失不打滑；

（3）在保证能够驱动小车行走的前提下， F0 越小越好。

3.2具体设计方法

3.2.1原动机构（驱动装置）

如图1，重物的重力作为小车的驱动力，设计中要尽可能多的把 重物的势能转化为小车的势能，尽可能的使车匀速运动，也尽可能减少物体下落过程和小车行进过程中的能量损失。

方案:

1.重物通过轻绳跨过定滑轮连接到驱动轴的T型轴上，启动时要求驱动力比较大，轻绳从原动轴的大端开始（M=FR得F=M/R），有利于启动。

2．启动后，原动轴的半径变小，转速相应的提高，转矩变小，设计使其刚好能和阻力相平衡，实现小车匀速运动。

3.当物块与小车距离相近时，由于要减小小车的速度和重物下降速度，原动轴的半径再次变小，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。

4.此结构中还设计有防止砝码在下滑过程中摆动的相应机构，这样就那保证砝码稳速小落，减少能量损失。

图1

3.2.2传动机构（传动装置）

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及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必须传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等。

方案：传动机构可通过直齿轮、锥齿轮、带轮等装置来传动，通过比较和分析，带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但其效率及传动精度并不高。而齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定等一