第一篇：無碳小車越障競賽比賽說明[范文模版]

無碳小車越障競賽比賽說明

1.競賽主題

本屆競賽主題為“無碳小車越障競賽”。

要求經(jīng)過一定的前期準(zhǔn)備后，在比賽現(xiàn)場完成一臺符合本命題要求的可運(yùn)行的機(jī)械裝置，并進(jìn)行現(xiàn)場競爭性運(yùn)行考核。每個(gè)參賽作品需要提交相關(guān)的設(shè)計(jì)、工藝及創(chuàng)業(yè)企劃書3個(gè)文件及長度為3分鐘的關(guān)于參賽作品設(shè)計(jì)及制作過程的匯報(bào)視頻。

2.競賽命題

本屆競賽命題為“以重力勢能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車”。設(shè)計(jì)一種小車，驅(qū)動(dòng)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(shí)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，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1.1為小車示意圖。

圖1.1 無碳小車示意圖

要求小車在行走過程中完成所有動(dòng)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(jī)構(gòu)，且此轉(zhuǎn)向控制機(jī)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)。其中一輪為轉(zhuǎn)向輪，另外二輪為行進(jìn)輪，允許二行進(jìn)輪中的一個(gè)輪為從動(dòng)輪。具體設(shè)計(jì)、材料選用及加工制作均由參賽學(xué)生自主完成。

3.競賽安排

每個(gè)參賽隊(duì)由3名在校本科大學(xué)生組成。3.1 本校制作

參賽隊(duì)按本競賽命題的要求，在各自所在的學(xué)校內(nèi)，自主設(shè)計(jì)，獨(dú)立制作出一臺參賽小車。

3.2 集中參賽

1)攜帶在本校制作完成的小車作品參賽。

2)報(bào)到時(shí)提交參賽作品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、加工工藝方案及創(chuàng)業(yè)企劃書共3個(gè)文件（分別提交紙質(zhì)版文件一式2份、電子版文件1份），文件按本競賽秘書處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫。

3)提交1份3分鐘的視頻，(格式要求： MPEG文件，DVD-PAL 4:3，24位，720 x576，25 fps，音頻數(shù)據(jù)速率 448 kbps杜比數(shù)碼音頻 48KHz)，視頻的內(nèi)容是關(guān)于本隊(duì)參賽作品賽前設(shè)計(jì)及制作過程的匯報(bào)及說明。

4)提交PPT文件 1份，內(nèi)容是闡述小車的設(shè)計(jì)、制作方案說明及體會(huì)。3.3 方案文件要求

1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案文件

完整性要求：小車裝配圖1幅、要求標(biāo)注所有小車零件（A3紙1頁）；

裝配爆炸圖1幅（所用三維軟件自行選用，A3紙1頁）； 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)展開圖1幅（A3紙1頁）； 設(shè)計(jì)說明書1-2頁（A4）。

正確性要求：傳動(dòng)原理與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算正確，選材和工藝合理。創(chuàng)新性要求：有獨(dú)立見解及創(chuàng)新點(diǎn)。

規(guī)范性要求：圖紙表達(dá)完整，標(biāo)注規(guī)范；文字描述準(zhǔn)確、清晰。2）工藝設(shè)計(jì)方案文件

按照中批量（5000臺/年）的生產(chǎn)綱領(lǐng)，自選作品小車上一個(gè)較復(fù)雜的零件，完成并提交工藝設(shè)計(jì)方案報(bào)告（A4，2－3頁）。要求采用統(tǒng)一的方案文件格式。3）創(chuàng)業(yè)企劃書

按照中批量（5000臺/年）對作品小車產(chǎn)品做創(chuàng)業(yè)企劃書（A4，3－4頁），內(nèi)容包括工藝成本核算、生產(chǎn)成本分析以及綜合成本分析，還包括市場預(yù)測分析、人力資源和工程管理可行性綜合分析等。要求創(chuàng)業(yè)企劃設(shè)計(jì)目標(biāo)明確，文件完整，測算合理，表達(dá)清楚。采用統(tǒng)一的方案文件格式。4.競賽項(xiàng)目

4.1 復(fù)賽“8”字型賽道避障行駛競賽

競賽場地在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺（長1525mm、寬1370mm）上，有3個(gè)障礙成“L”形放置，“L”形的長邊在球臺的中線上，（放置球臺時(shí)“L”形的長邊平行主看臺方向，短邊垂直且遠(yuǎn)離主看臺），經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽，在400～500mm范圍內(nèi)產(chǎn)生“L”形的長邊值，在300±50mm范圍內(nèi)產(chǎn)生“L”形的短邊值。

小車需繞中線上的兩個(gè)障礙物按“8”字型軌跡運(yùn)行，障礙物為直徑20mm、長200mm的3個(gè)圓棒，圓棒中心分別放置在“L”形的3個(gè)端點(diǎn)上，以小車完成8字繞行圈數(shù)的多少來評定成績，見圖1.3。

圖1.2 “8”字型賽道競賽所用乒乓球臺及障礙設(shè)置圖

參賽時(shí)，要求小車以“8”字形軌跡交替繞過中線上2個(gè)障礙，保證每個(gè)障礙在“8”字形的一個(gè)封閉環(huán)內(nèi)，同時(shí)不碰倒第3個(gè)障礙。每完成1個(gè)“8”字且成功繞過2個(gè)障礙，得12分。各隊(duì)使用組委會(huì)統(tǒng)一提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼參賽。出發(fā)點(diǎn)自定，每隊(duì)小車運(yùn)行2次，取2次成績中最好成績。

一個(gè)成功的“8”字繞障軌跡為：兩個(gè)封閉圖形軌跡和軌跡的兩次變向交替出現(xiàn)，變向指的是：軌跡的曲率中心從軌跡的一側(cè)變化到另一側(cè)。

比賽中，小車需連續(xù)運(yùn)行，直至停止。小車沒有繞過障礙、碰倒障礙、將障礙物推出定位圓區(qū)域、砝碼脫離小車、小車停止或小車掉下球臺均視為本次比賽結(jié)束。

4.2 決賽小車避障行駛競賽

依據(jù)復(fù)賽小車避障行駛競賽中所得成績進(jìn)行排名,并抽取若干支排名靠前的隊(duì)伍組成甲組，其他隊(duì)伍組成乙組，分別再次進(jìn)行決賽小車避障行駛競賽，規(guī)則同4.1，4.2。

4.3 參賽徽標(biāo)的設(shè)計(jì)及3D打印制作

甲組隊(duì)伍中，由1名參賽隊(duì)員參與競賽；經(jīng)抽簽，按照大賽統(tǒng)一規(guī)定要求，在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)3D打印圖樣，繪制出圖樣的零件圖，零件圖上需標(biāo)示出配合尺寸公差，并用3D打印制作出來。本項(xiàng)內(nèi)容應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，違規(guī)減分，逾時(shí)不能進(jìn)入后續(xù)比賽。本項(xiàng)內(nèi)容在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成得滿分，違規(guī)或延時(shí)完成者減分，不能完成者不得分。

4.4 方案評審

由方案評審組對每個(gè)參賽隊(duì)提交的方案文件進(jìn)行評閱，此環(huán)節(jié)滿分50分，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案15分、加工工藝方案15分、創(chuàng)業(yè)企劃書20分。

5.獎(jiǎng)項(xiàng)分配

按不同參賽項(xiàng)目計(jì)算各隊(duì)總成績，按各項(xiàng)成績之和由高到低，設(shè)一、二、三等獎(jiǎng)，一等獎(jiǎng)30%，二等獎(jiǎng)30%，其余為三等獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)和無獎(jiǎng)。

北京工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心

2018年5月16日

第二篇：無碳小車說明書

無碳小車說明書

（本小組選擇的競賽項(xiàng)目是競賽項(xiàng)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(jī)器的構(gòu)成（原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制部分），把小車分為驅(qū)動(dòng)部分、轉(zhuǎn)向部分兩個(gè)模塊進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

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

考慮到競賽項(xiàng)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(dòng)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(jì)一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來驅(qū)動(dòng)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(gè)障礙沿8字形軌跡繞行，繞行時(shí)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(jì)要求中，驅(qū)動(dòng)部分是將物塊重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的動(dòng)能，并在有限的動(dòng)能下，使小車能夠移動(dòng)盡可能多的距離，讓成績達(dá)到盡可能好。

機(jī)構(gòu)分析：為達(dá)到既定要求，首先，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，我們通過一個(gè)繩輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車后輪的驅(qū)動(dòng)動(dòng)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(dòng)軸上，通過重物下落帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)后輪的驅(qū)動(dòng)。然后，為了使小車運(yùn)動(dòng)的距離達(dá)到盡可能長，我們使用了一個(gè)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過齒輪的運(yùn)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(dòng)的圈數(shù)越多，進(jìn)而盡可能的增加繞行的圈數(shù)，但在這個(gè)過正中，不能因?yàn)槟Σ亮Φ那闆r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(dòng)比和傳力繩。驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖如下

三、傳動(dòng)轉(zhuǎn)向部分

要實(shí)現(xiàn)盡可能多的使小車重復(fù)完成繞八字運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)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(jī)構(gòu)。

基本原理：

1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輪上。要使小車?yán)@的圈數(shù)更多及按設(shè)計(jì)的軌道精確地行駛，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必需達(dá)到傳遞效率高、傳動(dòng)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(dòng)裝置，直接由動(dòng)力軸驅(qū)動(dòng)輪子和轉(zhuǎn)向機(jī)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(shí)這是最優(yōu)的方式。

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

3.齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動(dòng)比穩(wěn)定但價(jià)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(dòng)。

2、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。轉(zhuǎn)向機(jī)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(shí)還需要有特殊的運(yùn)動(dòng)特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滿足要求的來回?cái)[動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)拐彎避障的功能。

能實(shí)現(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)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(yùn)動(dòng)時(shí)，通過高副接觸可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭?dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便；缺點(diǎn)：凸輪輪廓加工比較困難。在本小車設(shè)計(jì)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(dòng)摩擦）

曲柄連桿搖桿 優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來保持接觸。缺點(diǎn)：一般情況下只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡，且設(shè)計(jì)較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)雜時(shí)，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)往往比較多，這樣就使機(jī)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加；機(jī)構(gòu)中做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件所長生的慣性力難以平衡，在高速時(shí)將引起較大的振動(dòng)和動(dòng)載荷，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場合。在本小車設(shè)計(jì)中由于小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大故機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機(jī)構(gòu)并不復(fù)雜，利用 MATLAB 進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)并不困難，加上個(gè)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(jī)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(gè)滑動(dòng)的摩擦副，其效率低。其急回特性導(dǎo)致難以設(shè)計(jì)出較好的機(jī)構(gòu)。差速轉(zhuǎn)彎 差速拐是利用兩個(gè)偏心輪作為驅(qū)動(dòng)輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不一樣，從而使兩個(gè)輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。小車通過差速實(shí)現(xiàn)拐彎避障。差速轉(zhuǎn)彎，是理論上小車能走的最遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)的方案。

機(jī)構(gòu)分析：首先，要實(shí)現(xiàn)繞八字運(yùn)動(dòng)，可以采用圓柱凸輪+搖桿。設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臏喜郏瑘A柱凸輪做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過高副接觸可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)不斷的任意往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過分析走八字時(shí)轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以獲得搖桿的運(yùn)動(dòng)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。考慮到齒輪具有效率高，工作可靠，傳動(dòng)比穩(wěn)定的特點(diǎn)，我們采用齒輪傳動(dòng)，通過一對嚙合的直齒輪機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)住的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(jì)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(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況，上圖中m,n兩點(diǎn)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?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)桿的長度和前輪與轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)溝槽，使輪子按照預(yù)定的軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)。

（3）小車后輪直徑齒輪傳動(dòng)比

設(shè)小車運(yùn)動(dòng)軌跡長度為S，驅(qū)動(dòng)軸齒輪對與凸輪同軸齒輪的傳動(dòng)比為i，后輪直徑為D。根據(jù)設(shè)計(jì)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

第三篇：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(jì)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(yùn)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(yàn)。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(gè)星期，老師就為我們公布了無碳小車的設(shè)計(jì)制作大賽的要求，同時(shí)要求我們進(jìn)行自由組合，自行設(shè)計(jì)。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(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖對小車進(jìn)行了最初設(shè)計(jì)，根據(jù)計(jì)算和設(shè)定了數(shù)據(jù)，然后再pore進(jìn)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(jì)僅限于理論上，在實(shí)際的加工中是不能進(jìn)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(shí)一個(gè)漫長的過程，而就是這個(gè)漫長的過程，卻是我們不斷成長，不斷進(jìn)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(shí)習(xí)的課程，但是，卻并沒有這次的詳細(xì)，同時(shí)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(jìn)刀、走刀、退刀以及刀具、工件的裝夾等等都讓我們得到進(jìn)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(gè)高度，同時(shí)即鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)合作能力，也鍛煉了我們的動(dòng)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(shí)也讓我明白了動(dòng)手加工能力對我們專業(yè)的重要性。

經(jīng)過近兩個(gè)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(shí)際上，更大的困難才剛剛開始。我們接下來的工作就進(jìn)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(gè)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?yàn)樽罴?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(shí)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(bào)道的第一天，我們就看到了各個(gè)對的不同樣式，不同機(jī)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(gè)項(xiàng)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(gè)項(xiàng)目，由于我們每組只有兩個(gè)人參加比賽，而參賽的項(xiàng)目安排卻讓時(shí)間相沖。我們原計(jì)劃是一個(gè)人做小車的拆裝調(diào)試，一個(gè)人做三D打印和車床，而突如其來的比賽時(shí)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(shí)更改計(jì)劃的方案。由培訓(xùn)過三D打印的同伴臨時(shí)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(jìn)行培訓(xùn)。雖然是第一次接觸這個(gè)東西，我們進(jìn)入場地后都感覺壓力很大，因?yàn)樵谶M(jìn)打印室之前，聽到過很多參賽隊(duì)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(jìn)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(diǎn)安慰。順著頭天晚上的臨時(shí)培訓(xùn)，一步步的進(jìn)行著，順利的完成了打印項(xiàng)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(diǎn)在于你敢不敢去同它正面對戰(zhàn)。

我的第二個(gè)項(xiàng)目是小車的拆裝調(diào)試，在這個(gè)時(shí)候，我的隊(duì)友也完成了它的項(xiàng)目，同我一起進(jìn)行最后一個(gè)項(xiàng)目，在拆裝室里，我們看到了很多的小車，有采用錐齒機(jī)構(gòu)的，有凸輪機(jī)構(gòu)的，也有四桿機(jī)構(gòu)的，各式各樣，但在我看到的小車中，卻沒有一個(gè)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(gè)特點(diǎn)，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(dá)到一個(gè)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(yùn)行減小了誤差。同時(shí)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(diǎn)就是，我們采用的傳動(dòng)比的差別。我們學(xué)校所選用的傳動(dòng)比均為1:6，而其他學(xué)校的傳動(dòng)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(dòng)比，為我們穩(wěn)定速度造成了很多的麻煩，首先就是啟動(dòng)時(shí)需要極大的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)運(yùn)行起來時(shí)，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?yàn)榇蟮哪?shù)可以減小齒輪嚙合時(shí)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(shí)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(gè)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(shí)也增強(qiáng)了我們的自信心。最后，特別感謝指導(dǎo)老師以及金工實(shí)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(shí)也要感謝學(xué)校給我們的這次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，我想它會(huì)讓我們在今后的學(xué)習(xí)生活中，激勵(lì)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(jī)制2班車號：S211

第四篇：無碳小車說明書

目錄

1.摘要..............................................................1 2.引言..............................................................1 3目的..............................................................1 4工作原理和設(shè)計(jì)理論推導(dǎo)............................................1 4.1總體結(jié)構(gòu).....................................................1 4.2設(shè)計(jì)方案介紹與計(jì)算分析.......................................2 4.2.1無碳小車模塊機(jī)構(gòu)介紹...................................3 5.設(shè)計(jì)總結(jié).........................................................8 6.附件

1.摘要

本作品是依據(jù)工程訓(xùn)練綜合能力競賽命題主題“無碳小車”，提出一種“無碳”方法，帶動(dòng)小車運(yùn)行，即給定一定重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計(jì)一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并用來驅(qū)動(dòng)小車行走的裝置。該小車通過微調(diào)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)走“S“字直線繞障。此模型最大的特點(diǎn)是通過兩個(gè)不完全齒輪驅(qū)動(dòng)前輪擺動(dòng)，進(jìn)行可調(diào)整的周期性擺動(dòng)，使前輪的擺動(dòng)節(jié)拍具有可調(diào)性。本文將對無碳小車的設(shè)計(jì)過程，功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等進(jìn)行詳細(xì)介紹，并介紹創(chuàng)新點(diǎn)。

2.引言

隨著社會(huì)科技的發(fā)展，人們的生活水平的提高，無碳對于人們來說，顯得越來越重要，建設(shè)無碳社會(huì)，使得生活更加的環(huán)保，沒有任何的污染。節(jié)能、環(huán)保、方便、經(jīng)濟(jì)，是現(xiàn)代社會(huì)所提倡的。現(xiàn)在許多發(fā)達(dá)國家都把無碳技術(shù)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，像交通，家具等，這也是我國當(dāng)今所要求以及努力的方向。針對目前這一現(xiàn)狀，我們設(shè)計(jì)了無碳小車模型，用重力勢能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能提供了一種全新的思路，以便更好的解決以上問題。

3目的

本作品設(shè)計(jì)的目的是圍繞命題主題“無碳小車”，即不利用有碳資源，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化原理，利用重力勢能驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)具有方向控制功能的小車模型。這種模型比較輕巧，結(jié)構(gòu)相對的簡單，能夠成功的將重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的動(dòng)能，從而完成小車前行過程中的所有動(dòng)作。

4工作原理和設(shè)計(jì)理論推導(dǎo)

4.1總體結(jié)構(gòu)

圖 1 無碳小車總體結(jié)構(gòu)

無碳小車模型的主要機(jī)構(gòu)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)及微調(diào)機(jī)構(gòu)。主要部件如下圖2所示為小車整體模型。

圖 2 無碳小車模型

4.2設(shè)計(jì)方案介紹與計(jì)算分析 4.2.1無碳小車模塊機(jī)構(gòu)介紹

1.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

本方案采用繩輪作為驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。我們采用了梯形輪使能量轉(zhuǎn)化過程中有更合適的轉(zhuǎn)矩使驅(qū)動(dòng)力適中，不至于小車拐彎時(shí)速度過大傾翻，或重塊晃動(dòng)厲害影響行走。同時(shí)做到了到達(dá)終點(diǎn)前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊，提高了能量利用率。繩輪機(jī)構(gòu)簡單，傳動(dòng)效率高，且在針對不同場地導(dǎo)致的所需動(dòng)力不同的情況，可通過調(diào)節(jié)繞繩位置來改變轉(zhuǎn)矩，使動(dòng)力改變，增強(qiáng)適應(yīng)性。

2.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 如圖，本方案采用了搖桿加兩個(gè)完全相同的不完全齒輪，實(shí)現(xiàn)可變周期性轉(zhuǎn)向。考慮到摩擦、制造、安裝誤差的敏感性等因素，我們最終選用了搖桿加不完全齒輪的方案。考慮到適應(yīng)場地的需求，我們將原來的一個(gè)不完全齒輪改為兩個(gè)，實(shí)現(xiàn)了不完全齒角度差的可調(diào)性。

圖 3 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

3.行走機(jī)構(gòu)

行走機(jī)構(gòu)即為三個(gè)輪子，輪子又厚薄之分，大小之別，材料之不同需要綜合考慮。

有摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為

對于相同的材料 為一定值。

而滾動(dòng)摩擦阻力：

M?N??

f?MR?3

N??R 所以輪子越大小車受到的阻力越小，因此能夠走的更遠(yuǎn)。但由于加工問題材料問題安裝問題等等具體尺寸需要進(jìn)一步分析確定。

由于小車是沿著曲線前進(jìn)的，后輪必定會(huì)產(chǎn)生差速。對于后輪可以采用雙輪同步驅(qū)動(dòng)，雙輪差速驅(qū)動(dòng)，單輪驅(qū)動(dòng)。

雙輪同步驅(qū)動(dòng)必定有輪子會(huì)與地面打滑，由于滑動(dòng)摩擦遠(yuǎn)比滾動(dòng)摩擦大會(huì)損失大量能量，同時(shí)小車前進(jìn)受到過多的約束，無法確定其軌跡，不能夠有效避免碰到障礙。

雙輪差速驅(qū)動(dòng)可以避免雙輪同步驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)的問題，可以通過差速器或單向軸承來實(shí)現(xiàn)差速。差速器涉及到最小能耗原理，能較好的減少摩擦損耗，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)滿足要運(yùn)動(dòng)。單向軸承實(shí)現(xiàn)差速的原理是但其中一個(gè)輪子速度較大時(shí)便成為從動(dòng)輪，速度較慢的輪子成為主動(dòng)輪，這樣交替變換著。但由于單向軸承存在側(cè)隙，在主動(dòng)輪從動(dòng)輪切換過程中出現(xiàn)誤差導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確，但影響有多大會(huì)不會(huì)影響小車的功能還需進(jìn)一步分析。

單輪驅(qū)動(dòng)即只利用一個(gè)輪子作為驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)為導(dǎo)向輪，另一個(gè)為從動(dòng)輪。就如一輛自行車外加一個(gè)車輪一樣。從動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)輪間的差速依靠與地面的運(yùn)動(dòng)約束確定的。其效率比利用差速器高，但前進(jìn)速度不如差速器穩(wěn)定，傳動(dòng)精度比利用單向軸承高。

雙輪差速和單輪驅(qū)動(dòng)在“S”字直線繞障和“8”字繞障中都是可行的，但是相比之下，雙輪差速適合于“S“字直線繞障，而單輪驅(qū)動(dòng)更加適合于8字繞障。因此我們選用雙輪差速。

綜上所述行走機(jī)構(gòu)的輪子應(yīng)有恰當(dāng)?shù)某叽纾捎脝屋嗱?qū)動(dòng)。如果有條件可以通過實(shí)驗(yàn)來確定實(shí)現(xiàn)差速的機(jī)構(gòu)方案。

4.微調(diào)機(jī)構(gòu)

微調(diào)部分所要實(shí)現(xiàn)的功能分為兩個(gè)部分：一是實(shí)現(xiàn)前輪最大轉(zhuǎn)角αm的變化，二是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)周期的變化。根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能不同，微調(diào)機(jī)構(gòu)也位于兩個(gè)部分。

(1)搖桿微調(diào)機(jī)構(gòu)

通過改變搖桿的長度，使被約束桿的擺動(dòng)幅度增大，進(jìn)而使前輪的最大轉(zhuǎn)角αm發(fā)生改變。為了使αm的改變具有連續(xù)性，使小車可以適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境，此處采用微調(diào)滑塊（配有螺母緊固滑塊）式機(jī)構(gòu)。其調(diào)節(jié)具有連續(xù)性，且調(diào)節(jié)精 度較高。

圖 4 搖桿微調(diào)機(jī)構(gòu)

(2)不完全齒輪微調(diào)機(jī)構(gòu) 上文也指出，本方案采用了兩個(gè)完全相同的不完全齒輪作為主動(dòng)輪，兩不完全齒輪之間有夾角β，此夾角的變化會(huì)造成兩不完全齒輪對從動(dòng)輪的作用時(shí)間間隔發(fā)生改變，即：從動(dòng)輪做時(shí)停時(shí)轉(zhuǎn)的間歇運(yùn)動(dòng)，而停、轉(zhuǎn)的時(shí)間長度發(fā)生改。

通過這一點(diǎn)可以調(diào)節(jié)行走路線中，長度路徑和轉(zhuǎn)彎路徑的長度。通過兩個(gè)微

圖 5 不完全齒輪機(jī)構(gòu)

調(diào)機(jī)構(gòu)的合理配合，基本可以實(shí)際行走任意路徑。4.2.2無碳小車設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)

1.運(yùn)動(dòng)原理

如上圖所示，重物下降時(shí)帶動(dòng)繩輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，繩輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過線傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過連桿將轉(zhuǎn)盤周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為前輪的擺動(dòng)。由后輪的直線運(yùn)動(dòng)與前輪的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)結(jié)合一起，從而實(shí)現(xiàn)了近似正弦曲線的運(yùn)動(dòng)軌跡，完成任務(wù)。

2.尺寸分析

通過調(diào)節(jié)微調(diào)裝置，即：兩不完全齒輪角度配合，及微調(diào)滑塊的位置，可以完成走“S”字直線繞障路線，如下圖：

圖 6 “S"字直線繞障路線

由于采用了直線與曲線配合的行走路線，可盡量減少周期路程。（1）

?v后輪??后輪r后輪??B??green???vgreen??greenrgreenwith?and?vgreen?vpurple?vpurple??purplerpurple???purple??blue?v??rblueblue?blue

?vB??BrB??B??green?v??green??greenrgreenwith?and?vgreen?vblue

?vblue??bluerblue???blue??yellow?vyellow??yellowryellow?假設(shè)r已知，8個(gè)未知數(shù)7個(gè)方程，即只有一個(gè)自由變量：

v后輪K?r后輪rpurple?rgreenrbluer后輪rpurple???vbluergreenrblue

記于是：，則

v后輪?K?vblue，雖然不一定勻速，但可以對t積分，S后輪?K?sblue

K的物理意義在于，r后輪與rpurple的地位是等同的，其大小只會(huì)影響最后的精度，而不會(huì)影響比例（雖然看上去調(diào)整后輪的半徑似乎更能影響軌跡，實(shí)質(zhì)上并非如此，但是的確會(huì)影響轉(zhuǎn)的圈數(shù)，詳見下）（2）設(shè)???0,??，軌跡半徑為R，則直線段長：弧長為

tan?R:?????R?tan?:??????3??0.826?0.453:0.547??3時(shí)，比例為1??2?/3當(dāng) ? 6 設(shè)藍(lán)色上有兩組鋸齒，每走半個(gè)“S”字，藍(lán)色齒輪轉(zhuǎn)了1圈。

另設(shè)走直線時(shí)記為P1，走弧線時(shí)記為P2，半個(gè)?字中，直線段總長S1，弧線總

s1?S1???S2s,ss1??S1??12是關(guān)于藍(lán)22長，即有,由(1)的公式，可得，其中色齒輪的弧長。轉(zhuǎn)1圈，可知

s1?s2?2?rblue?s1?r?2???blue??s2?2?(1??)?sblue，故??rblue

可確定其比例，即位置角，同時(shí)也可得出

rblue的值無本質(zhì)影響（在K不變的?后輪K2?r后輪?K2?rbluer?blue）情況下）。又（其中，若增加blue的值，同時(shí)成比例增加r后輪的值，使K不變，則

K2不變，所以外輪還是轉(zhuǎn)這么多圈，相當(dāng)于成比例放大了。（半個(gè)周期里外輪轉(zhuǎn)多少圈在這里無關(guān)緊要，在其它分析里可能有用，反正也可以表出。）

由前輪傳導(dǎo)等等可以得出藍(lán)色齒輪周長尺寸路程，sblue，而對應(yīng)的走半個(gè)S字的S后輪由需要走的實(shí)際路程確定（后輪，B=Back），而

sblue與S后輪之間滿足q前述約束關(guān)系，這個(gè)K就可以調(diào)整了。（3）關(guān)于前輪傾斜角與軌跡半徑

若設(shè)前輪所處點(diǎn)與某一后輪所處點(diǎn)的距離為L，則軌跡半R?L2sin?2，可以實(shí)驗(yàn)測得。經(jīng)過分析與測定，在實(shí)物測定之前，我們暫

前后輪軸距L：

150mm

后輪軸長D：

100mm 后輪半徑R：

80mm 最大齒輪半徑rred：

45mm 不完全齒輪半徑rgray： 40mm 定數(shù)據(jù)如下：

最小齒輪半徑ryellow：

8mm 其次小齒輪半徑rorange：10mm 其中各齒輪的模數(shù)為2，壓力角為20°。根據(jù)以上分析計(jì)算確定小車主要結(jié)構(gòu)的尺寸，如各個(gè)齒輪的分度圓半徑前后輪軸距，再根據(jù)主要結(jié)構(gòu)框架完成各個(gè)零件的設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)見CAD裝配圖和零件圖。

5.設(shè)計(jì)總結(jié)

經(jīng)過無碳小車整體方案的設(shè)計(jì)、零件加工、無碳小車的裝配以及后期的調(diào)試到完成參加比賽。在整個(gè)競賽參與過程中通過親手制作和對設(shè)計(jì)方案的思考讓我們團(tuán)隊(duì)成員學(xué)習(xí)到了很多，總結(jié)無碳小車設(shè)計(jì)方案和參賽感想如下：

1.無碳小車采用雙輪差速，機(jī)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)彎更為容易實(shí)現(xiàn)。

2.使用T型繩輪，使能量轉(zhuǎn)化過程中有更合適的轉(zhuǎn)矩使驅(qū)動(dòng)力適中。3.采用多處微調(diào)機(jī)構(gòu)，便于糾正軌跡，避開障礙物。

4.使用不完全齒輪實(shí)現(xiàn)路徑改變，相同的重力勢能使小車的行程更遠(yuǎn)。5.采用大的驅(qū)動(dòng)輪，滾阻系數(shù)小，行走距離遠(yuǎn)。6.方案設(shè)計(jì)過程還存在許多不足之處，例如小車制造加工精度要求相對較高，使加工零件成本高，且實(shí)際的現(xiàn)場加工條件很難達(dá)到實(shí)際需要的加工要求；微調(diào)各機(jī)構(gòu)都很費(fèi)時(shí)，且調(diào)節(jié)到適當(dāng)配合需要一定技巧性等。

第五篇：關(guān)于無碳小車加工情況匯總

關(guān)于無碳小車加工情況匯總

工程訓(xùn)練中心：

機(jī)械工程學(xué)院參加大學(xué)生綜合訓(xùn)練競賽共五組成員，現(xiàn)圖紙已基本完成，需請訓(xùn)練中心予以加工（所需加工清單附后），部分所需材料小組自備，還需材料清單如下：

鋁合金：小齒輪：直徑60mm 厚度30mm圓柱 或長寬高=60x60x30的板材

大齒輪：直徑210x210x15圓柱 或長寬高=210x210x15的板材

鋁板：100x100x3板材40x40x3板材

60*250*10板材150*100*12板材

230*700*3板材

120*300*2板材 鋁棒：直徑4mm 長度100mm 鋁棒

直徑10mm 長度150mm 鋁

直徑20mm 長度180mm 鋁棒 直徑35mm 長度100mm 鋁棒

有機(jī)玻璃：車板：長寬高=440x230x5的板材 尼龍：后輪：直徑200mm 厚度30mm的圓柱

前輪：直徑50mm 厚度80mm的圓柱

線輪：直徑20

厚度20mm的圓柱 Q235：軸：直徑20mm 長度500mm的圓柱

直徑6mm 長度600mm的圓柱

直徑10mm 長度350mm的圓柱

板：長寬高=85x10x10的板材

重物：直徑為60mm 高度為80mm的圓柱

直徑為50mm 高度為65mm圓柱（重1KG）鐵絲：直徑為6mm 長度為350mm的鐵絲

直徑為4mm 長度為300mm的鐵絲

附：1.各小組成員及導(dǎo)師名單聯(lián)系方式；

2.需加工物品總清單。