无碳小车说明书_何云磊王清梅何凤伟汇总.doc
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摘要
发展低碳经济是应对全球气候变暖，担当世界公民责任的必然之举 党的十六大报告提出的重要思想理论，就是要走出一条低消耗、低排放、 高效益、高产出的新型工业化道路，
本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。在上一届的基础上增加了小车跑“8”字形路线项目。“无碳小车”是根据能量转换原理，将给定的重力势能转换为机械能驱动小车行走并能够在前行时自动避开赛道上设置的障碍物的装置。该小车由能量转换机构、传动机构、转向机构和微调机构以及车身构成，通过能量转换机构获得动力来驱动后轮转动，再通过传动机构将运动传给转向机构使转向轮周期性转向从而自动避开障碍物。
在设计小车的整个过程中我们特别注重设计的思路，力求通过对命题的分析得到清晰开阔的设计思路；以创新和灵感为主线，使小车的设计做到规范性和创新性；我们还综合考虑了材料 、加工 、制造成本等几方面因素，借鉴了参数化设计 、优化设计 、系统设计等现代设计发发明理论方法；采用了PROE软件辅助设计。
小车的设计主要分为三个阶段：方案设计、技术设计和优化设计。方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成（原动机构、传动机构、执行机构、控制部分、辅助部分）把小车分为车架 、原动机构 、传动机构 、转向机构 、行走机构 、微调机构六个模块，进行分模块化设计。
技术设计在方案设计的基础上对方案进行理论分析，运用数学计算和数学建模，得到了小车运动轨迹与其尺寸的数学关系，然后运用Matlab进行数据分析，进而得出了小车的具体参数和运动规律。接着应用PROE软件进行了小车的实体建模和部分运动仿真。最后综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等实现优化设计。
目 录
第1篇绕“S”型曲线
摘要 2
一 绪论 5
1.1本届竞赛主题 5
1.2 比赛要求 5
1.3 竞赛命题：以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车 5
1.4 竞赛项目I： 6
二 方案设计 7
2.1小车的设计方法 7
2.2方案说明 8
2.3 方案分析 9
2.4设计思路 9
三 具体设计步骤 10
3.1耗能分析 10
3.2具体设计方法 11
3.2.1原动机构（驱动装置） 11
3.2.2传动机构（传动装置） 12
3.2.3转向机构 13
3.2.4 细节设计 18
3.2.5 行走机构 18
3.2.6 调节机构 19
3.2.7 绕线轮设计 19
四 数据分析 20
4.1 运动学分析模型 20
4.2小车运动仿真分析 25
五 零部件设计 25
5.1参数确定 25
5.2需加工的零件 25
5.3可购买的标准件 26
六 徽标设计 28
七 评价分析 29
7.1小车优缺点 29
7.2改进方案 29
八 设计总结 29
九 参考文献 31
第2篇绕“8”字型曲线
一 绪论
1.1本届竞赛主题
本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。
1.2 比赛要求
要求经过一定的前期准备后，在比赛现场完成一套符合本命题要求的可 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项报告。
1.3 竞赛命题：以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车
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），竞赛时统一用质量为1Kg的重块（￠50×65 mm，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。
要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转获得，不可使用任何其他的能量来源。
要求小车具有转向控制机构，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。
要求小车为三轮结构，具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。
图1： 无碳小车示意图
1.4 竞赛项目I：
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： 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图
二 方案设计
2.1小车的设计方法
小车的设计一定要做到目标明确，通过对命题的分析确定基本设计思路，以创新和灵感为主线，设计过程中综合需要综合考虑材料 、加工 、制造成本等几方面因素。
根据小车功能设计要求——即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一定的周期性；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。
结构的设计与成本分析、加工工艺设计统筹考虑，力求产品的最优化设计。 在设计方法上我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发明理论方法。采用了MATLAB、PROE等软件辅助设计。下面
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