无碳小车介绍'8'字
“8”字形无碳小车设计
8字形无碳小车设计项目介绍本项目是基于机械设计的课程要求而进行的设计，需要设计出一款8字形无碳小车。
该小车不仅要满足在直线上的移动，还需要具备在转弯时具备稳定性和灵活性的特性，以便在不同场合下进行应用。
设计思路总体设计在进行设计之前，我们首先确定了该小车需要满足的基本要求：8字形的结构和无碳的材质。
在此基础上，我们确定了该小车采用两个轮子，每个轮子由两个电机驱动，采用倒立式机械结构。
图1：8字形无碳小车示意图电机选型在选择电机时，我们考虑到需要一定的扭矩和转速。
我们最终选择了两款表现比较出色的电机，分别为Mabuchi RS-775WC-9517直流电机和小日本FC-280SC-20150直流电机。
这两种电机在理论测试过程中都表现出了良好的性能。
机械结构在进行机械结构方面的设计时，我们首先采用了3D建模软件绘制出了图纸。
为了增加小车的稳定性，轮子的轴距被加长，同时在两个轮子之间加了一根横杆和一个弯曲部件，以便于小车在8字形轨迹的转换时更加平稳。
图2：机械设计图控制系统在控制系统方面，我们采用了基于Arduino的控制器，并通过PID控制算法实现轮子转速的控制。
由于该小车需要进行方向控制，所以我们还加入了一个陀螺仪模块，用于感知小车的方向。
实际制作材料准备在进行实际制作之前，我们需要准备一些材料。
主要包括：电机、电池、轮胎、木板、3D打印件等。
制作过程制作过程分为三个步骤：机械部件制作、电路制作、程序编写。
1.机械部件制作我们首先按照之前的机械设计图进行部件制作，包括：底盘、支架、轮子等。
2.电路制作电路制作主要包括将电池、控制器、电机、陀螺仪等部件进行连接。
连接的过程需要注意电路接线的正确性。
3.程序编写我们编写的程序需要完成小车的运行控制、方向控制、转速控制等功能。
在编写的过程中，我们采用了PID控制算法和蓝牙控制模块，以方便我们在实验过程中及时进行数据的传输和控制。
实验结果我们通过在8字形轨迹上进行测试，将小车的运行时间、速度、稳定性等各项指标进行了测量。
“8”字形轨迹无碳小车结构设计浅析
“8”字形轨迹无碳小车结构设计浅析摘要：本文主要研究无碳小车的结构设计，通过对小车的轨迹特征分析，提出了一种新的“8”字形轨迹结构设计方案。
该方案采用双轮驱动和独立转向模式，可以实现高效的移动和精确的控制。
文章对设计原理、材料选择以及部件的制造和安装等方面进行了详细阐述，并通过实验验证了该结构的可行性和应用性。
该研究对于推动无碳交通和智能机器人技术的发展具有一定的意义和价值。
关键词：无碳小车，结构设计，8字形轨迹，双轮驱动，独立转向，可行性研究正文：无碳交通已成为全球环境保护和可持续发展的重要议题，无碳小车作为其中的一种重要形式，其结构设计是其性能和效率的核心所在。
目前市面上的无碳小车结构种类很多，但是大部分都存在一些不足，比如转向不精准、移动效率低下等问题。
本研究旨在提出一种新的“8”字形轨迹结构设计方案，解决现有结构存在的问题。
该方案采用双轮驱动和独立转向模式，在不同的工作状态下，通过单独控制左右轮的运动实现小车的移动和方向控制。
在此基础上，通过对小车的轨迹特征分析，提出了一种基于“8”字形轨迹的结构设计方案。
具体来说，该方案将小车的前半部分和后半部分各自固定一个翼形结构，两个翼形通过中心轴线相交，以此实现小车在“8”字形轨迹上运动。
为了达到理想的性能和效率，文章对设计原理、材料选择以及部件的制造和安装等方面进行了详细阐述。
例如，在结构设计方面，要保证翼形结构对称、刚度足够，以及合理分布重心等；在材料选择方面，要选用轻量化、高强度的材料；在制造和安装方面，要精确制作和安装每个部件，减少摩擦和滑动等不必要的力。
文章还详细介绍了实验验证的过程和结果，证明了该结构设计方案的可行性和应用性。
综上所述，本研究提出了一种新的“8”字形轨迹无碳小车结构设计方案，该方案采用双轮驱动和独立转向模式，通过实验验证证明了其性能和效率较高，可以为无碳交通和智能机器人技术的发展提供一定的借鉴和参考。
随着社会和经济的发展，无碳交通成为必不可少的选择。
基于数据分析的“8”字无碳小车的设计与改进
基于数据分析的“8”字无碳小车的设计与改进摘要无碳小车越障竞赛要求设计一种小车，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。
该给定重力势能由竞赛时使用质量为1Kg±5g的重锤获得，重锤由各学校自行准备，尺寸自定（比赛前由组委会统一称重，不符合规定的重锤由组委会提供，并在小车拆装和调试环节成绩中扣0.5分），要求砝码的可下降高度为400±2mm。
重锤由小车承载，不允许从小车上掉落。
关键字凸轮机构；轴承；能量转换前言无碳小车越障竞赛要求设计一种小车，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。
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换获得，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。
小车需绕中线上的两个障碍物按“8”字形轨迹运行，障碍物为直径20mm、长200mm的3个圆棒，圆棒中心分别放置在“L”形的3个端点上，以小车完成8字绕行圈数的多少来评定成绩，见图11 设计思路1.1 能量转换机构该机构由重物、滑轮架、滑轮、碳素杆、绕线轮、前轴组成，当重物下落时通过绳子带动安装在前轴上的绕线轮旋转，驱动前轴转动，从而将重力势能转化为动能。
1.2 转向机构该机构由凸轮、摆杆、前叉组成，前轴带动凸轮旋转，导致摆杆有规律地摆动，通过前叉使前轮变换方向，引导小车走出8字形轨迹。
1.3 传动机构该机构由前齿轮、中齿轮、大齿轮、后齿轮、后轴组成，前轴带动齿轮、齿轮带动后轴转动，从而将动能传给后轮，使后轮转动。
为了充分利用能量，使小车行驶距离更远，小车为二级齿轮传动。
1.4 执行机构该机构由前轮和后轮组成。
1.5 机架小车的机架由两块侧板、前横梁、底板组成。
2 小车出发定位方案2.1 找合理放车位置小车前轮用粉笔涂抹后摆正，并在摆杆与凸轮接触位置上做好标记，同时记下前轮和两后轮位置，随后发车，根据小车前轮的运动轨迹和桩距，找到合理放车位置。
无碳小车设计说明
无碳小车设计说明设计说明：无碳小车设计背景：现在的交通工具使用化石燃料作为能源，不仅对环境造成了严重的污染，还加剧了全球变暖的问题。
为了解决这个问题，设计了一种无碳小车，它使用清洁能源作为驱动力，减少对环境的污染。
设计目标：1.使用清洁能源作为驱动力，减少对环境的污染。
2.提供舒适的乘坐体验和良好的操控性能。
3.具备足够的续航里程和快速充电功能。
4.物理结构紧凑，方便停放和携带。
5.引入智能控制系统，提供高效的安全性和智能交互。
设计特点：1.清洁能源驱动：无碳小车使用电能作为驱动力，充电器可使用太阳能或者风能进行充电，以减少对传统能源的依赖。
2.舒适性和操控性能：小车配备高质量的悬挂系统和减震系统，确保乘坐舒适性。
此外，小车采用电动驱动系统，提供平稳加速和操控性能。
3.续航里程和快速充电功能：小车配备高效的电池系统，提供足够的续航里程，以满足日常通勤需求。
同时，可支持快速充电功能，短时间内充电至80%以上。
4.紧凑的物理结构：小车采用紧凑的物理结构设计，尺寸较小，方便停放和携带，适合城市环境使用。
5.智能控制系统：小车配备智能控制系统，包括导航系统、安全辅助系统和智能交互界面。
导航系统可以提供最佳路线规划和实时交通信息，安全辅助系统可提供驾驶员警示和自动刹车等功能，智能交互界面可以通过语音或手势控制实现乘坐舒适性和便利性。
实施方案：1.动力系统设计：小车采用纯电动驱动系统，电池系统采用高能量密度的锂离子电池，以提供足够的续航里程。
充电器可以使用太阳能充电板或风力充电机，充电时间约为4小时。
2.悬挂系统设计：小车配备高质量的悬挂系统，以提供舒适的乘坐体验。
采用独立悬挂设计，可根据路面情况自动调节减震幅度。
3.控制系统设计：小车配备智能控制系统，包括中央控制单元、传感器和执行器。
中央控制单元接收传感器数据，并将其转换为相应的控制信号，通过执行器实现对小车的控制。
该系统可以提供导航、安全辅助、车辆诊断等功能。
无碳小车八字绕行课件
在八字绕行的过程中，需要在适当的时候加速或减速，以适应赛道的变化。同时还需要注意控制小车的速度，以 避免在转弯时出现速度过快导致失控的情况。
CHAPTER 04
无碳小车八字绕行的优化策略
优化路径规划的方法
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优化路径规划算法
采用更高效的路径规划算 法，如遗传算法、蚁群算 法等，以寻找最优的路径 。
调整小车的悬挂系统和车轮位置，确保小车在运动过程中保持平衡。
实验方法与步骤
步骤二：实验操作 将电源连接到无碳小车，确保小车的电机正常工作。
将测量工具放置在起点和终点之间，测量小车行驶的距离和时间。
实验方法与步骤
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操作小车完成八字绕行，注意 观察小车的运动轨迹和速度变
化。
步骤三：数据记录与处理
实践教育
通过设计和制作无碳小车，可以培 养学生的实践能力和创新思维，提 高对物理原理的认识和理解。
无碳小车八字绕行的历史与发展
历史
无碳小车八字绕行的历史可以追溯到20世纪初期，当 时一些物理学家和工程师开始探索利用物理效应驱动 的小车设计。随着技术的不断发展，无碳小车八字绕 行的设计和制作技术也不断完善和提高。
精细化控制
通过增加路径规划的精细 化控制，实现小车在行驶 过程中的平稳性和准确性 。
建立动态模型
根据环境变化建立动态模 型，实现小车对环境的自 适应能力。
调整小车的机械结构
优化车轮设计
改进车轮的设计，提高车 轮的抓地力和行ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ稳定性 。
调整车体结构
优化车体的结构，减轻小 车的重量，提高小车的响 应速度和稳定性。
CHAPTER 02
8字形轨迹无碳小车的创新性设计
8字形轨迹无碳小车的创新性设计摘要：针对第三届全国大学生工程训练综合竞赛“无碳小车”主题，设计一种以重力势能驱动具有方向控制功能8字形轨迹自行小车，提出了一种创新设计，设计出一种结构简单，制作容易的无碳小车，该小车特点是：小车为边三轮结构，采用共轭凸轮滚子直动推杆转向机构，采用了动滑轮组、锥形滚筒及约束导轨，提高了能量利用率及行驶稳定性，使得行驶轨迹更精确，行驶路程更远。
本设计为日常生活、工业生产、儿童玩具车中需要“8”字形轨迹控制的小车机构设计提供了借鉴，有较好应用价值。
关键词：无碳小车、8字形轨迹、方向控制、共轭凸轮、机构设计1 引言当今世界，科学技术飞速发展，人们生活水平不断提高，然而环境污染也日益严重，可持续发展已成时代潮流，“低碳生活”观念已成共识。
坚持科学发展观，走可持续发展道路是社会发展必然趋势，现在许多发达国家都把无碳技术运用到工农业及日常生活各领域，我国也在加大无碳生产技术的研究。
鉴于此，设计无碳小车模型具有重要意义。
小车设计要求：全部能量由重力势能提供，能绕一定间距两障碍物走8字形轨迹，能自动转向。
2 运动轨迹分析及设计小车在行驶时能绕一定间距两障碍物沿8字形循环绕行，要求转向机构能周期转向，在速度一定下，必须保证小车运动轨迹曲率是连续的，否则曲率突然改变，小车容易晃动甚至倾覆。
因此，可将小车轨迹设计成由两个相切的圆组成的8字形，使小车在每走完半个8字时转向机构换向一次，即实现8字绕行。
3 驱动及转向原理重物下降过程中，重力势能通过绳轮式原动机构传递给后轮轴，轴带动后轮转动，带轮传动机构将能量传递给共轭凸轮滚子直动推杆转向机构，控制小车前轮自动转向，在行走机构驱动下使小车前行，根据小车行驶8字形轨迹大小来设计带轮传动机构传动比及转向机构凸轮形状，同时在微调机构调节下对前轮摆角进行微调，使前轮在每走完半个8字时转向一次，即实现小车走8字形轨迹。
图4：驱动转向原理图（2. 驱动轴4.滚筒 6.带轮8.定滑轮12.凸轮18.前轮20.边轮23.后轮24.小带轮）4 机构设计根据功能要求把小车分为原动机构、传动机构、转向机构、行走机构四个模块，进行模块化设计。
无碳小车8型设计方案
千里之行，始于足下。
无碳小车8型设计方案设计方案：无碳小车8型1.介绍:无碳小车8型是一款采用无碳能源驱动的小型交通工具。
它使用电动马达和锂电池作为动力来源，不产生排放物，具有零碳排放、低噪音和环保等特点。
该小车适用于城市短途交通和商业配送等场景。
2.外观设计:无碳小车8型的外观设计简洁、时尚。
车身采用轻质合金材料制作，以提高车辆的耐久性和燃油效率。
前部设计了空气动力学外形，以减少空气阻力，并提高车辆的稳定性。
车头和车尾之间的车身线条流畅，展现出动感和科技感。
车身颜色可选用环保的水性漆，以符合无碳环保的理念。
3.性能参数:车辆配备了一台高效电动马达和一组锂电池。
电动马达的输出功率可根据需求进行选择，一般可达到15至20千瓦。
锂电池的电池容量可根据需求进行配置，一般可达到600至800安培时。
这些性能参数保证了车辆的动力性和续航能力。
4.安全设计:无碳小车8型在安全设计方面也非常重视。
车辆配备了ABS防抱死制动系统和盘式刹车系统，以确保在急刹车时能够保持车辆的稳定性。
此外，车辆还配备了安全气囊以及电子稳定系统等先进的安全设备。
5.操控性能:第1页/共2页锲而不舍，金石可镂。
无碳小车8型操控性能出色，方便驾驶操作。
车辆配备了电动助力转向系统，提供一流的转向灵敏度。
此外，车辆还配备了智能驾驶辅助系统，包括自动泊车、自动巡航控制等功能，提高了驾驶的舒适性和安全性。
6.智能化:无碳小车8型具有智能化特点，可与智能手机等移动设备联网。
驾驶员可以通过手机应用程序实时监测车辆的运行状况和电池状态，进行远程控制和智能导航。
此外，车辆还配备了车载娱乐系统和蓝牙音响，提供丰富的娱乐体验。
7.续航能力和充电设施:无碳小车8型的续航能力较为出色，一般可达到100至150公里。
此外，车辆还配备了快速充电接口，可以在短时间内完成充电，提高了车辆的可用性。
同时，为方便用户充电，还应该建设完善的充电设施，如充电桩和充电站等。
8.经济性:无碳小车8型在经济性方面也具有一定优势。
8字无碳小车结构设计报告
②转向机构设计参数：齿轮模数m=1，Z=20，凸轮半径R=36mm，滚子半径r=2.5mm，前轮中心到前轴距离d=60mm。
4、总结和体会
在无碳小车的设计、加工、装配、调试等环节中，我们在设计、论证、实验验证的过程当中反复探索、不断前进。这个过程，增强了我们对专业知识的理解，同时锻炼了我们的动手能力。在无碳小车不断完善的过程中遇到了很多问题，通过发现问题、分析问题、解决问题，使我们学会了如何从工程设计的角度去看待问题，这是我们参加全国大学生工程训练综合能力竞赛最大的收获！
E.为了便于调试小车轨迹，凸轮采用“插条式”结构；
F.为了保证小车运动的平稳性，故在驱动轴上安装飞轮；
G.为了稳定小车的重心，故采用三杆结构。
3、设计结果
无碳小车的整体结构详见结构设计总图
结构设计参数如下：
①驱动机构的设计参数：传动比i=7，绕线长度L=2000mm，绕线轴启动直径d3=6mm，驱动直径d4=6mm，，后轮直径d5=134mm，前轮直径d6=40mm。
结构设计总图
比例
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第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛-设计图
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2、设计方案
A.小车以钢板做的底板为主体，下面安装轴承座以支承轴、上面安装吊挂重物的立杆；
B.使用滑轮机构将重块的能量通过细绳以转矩的形式传递到输入轴；
C.输入轴通过一级齿轮传动将能量传到驱动轴，带动驱动轮并驱使小车向前运动；
D.输入轴通过两级齿轮传动驱动前轴，由前轴凸轮驱动齿轮齿条机构控制小车的转向；
第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛
8字无碳小车设计方案
1. 引言在当前日益严重的环境污染问题和能源短缺的背景下，设计一种无碳排放的小型运输工具是非常重要的。
本文将详细介绍一种名为8字无碳小车的设计方案。
该小车结构简洁、性能稳定，并且完全不产生二氧化碳等有害物质的排放。
2. 设计目标2.1 性能目标•最大速度：20km/h•续航里程：80km•最大载重能力：100kg2.2 安全目标•驾驶员与乘客安全性保障•刹车系统可靠性•碰撞安全性2.3 环保目标•零碳排放•降低噪音污染3. 设计方案3.1 车身结构8字无碳小车采用轻质铝合金材料来构建车身，以确保强度和稳定性。
车身结构为开放式双龙骨设计，具有良好的承载能力和抗变形能力。
车身底部设计了防护板以保护车辆底部设备。
3.2 电动系统该小车采用电动系统驱动，电机采用无刷电机技术，可以提供高效的动力输出。
电动系统集成了锂电池组作为能源存储装置，以确保足够的续航里程。
通过智能管控系统对电池组进行管理和维护，以延长电池寿命。
3.3 刹车系统为了确保安全性能，8字无碳小车设计了可靠的刹车系统。
采用液压刹车系统，以提供高效的制动力和稳定的制动效果。
同时，还配置了刹车能量回收系统，将制动能量转化为电能储存回电池组中，提高能源利用效率。
3.4 转向系统转向系统采用电动助力转向系统，以提供灵活的转向操作。
通过集成转向传感器和电动助力系统，驾驶员可以更方便地操控车辆，并提高安全性。
3.5 控制系统为了确保车辆的稳定性和安全性，8字无碳小车配备了先进的控制系统。
控制系统包括车辆动力控制、转向控制、制动控制等。
通过传感器和反馈控制，系统能够实时调整车辆的状态，提供优化的操控性能。
4. 性能测试及优化4.1 速度与续航测试对已制造出的8字无碳小车进行速度和续航测试。
通过在不同车速下的路试和充电电量测试，获得车辆的最大速度和续航里程数据。
根据测试结果进行加速和续航优化，以满足设计目标。
4.2 载重与稳定性测试进行负载试验，通过逐渐增加载重，测试车辆的稳定性和最大载重能力。
无碳小车原理
无碳小车原理无碳小车，顾名思义，就是指不产生碳排放的小型交通工具，它是一种环保、节能的交通工具，受到了越来越多人的关注和青睐。
那么，无碳小车的原理是什么呢？首先，无碳小车的动力系统是其关键。
与传统燃油车不同，无碳小车通常采用电动驱动系统，也就是说，它们使用电池来储存能量，通过电动机驱动车辆运行。
这样一来，无碳小车在行驶过程中不会产生任何尾气排放，从根本上解决了传统燃油车所带来的环境污染问题。
其次，无碳小车通常会采用轻量化设计。
轻量化设计可以降低车辆整体重量，减少能源消耗。
轻量化设计不仅包括车辆的材料选择，还包括结构设计和零部件的优化。
通过轻量化设计，无碳小车可以更加高效地利用能源，延长续航里程，提高行驶效率。
此外，无碳小车还会采用再生能源充电。
再生能源充电是指利用太阳能、风能等再生能源来为电动车充电，减少对传统能源的依赖。
再生能源充电不仅可以减少碳排放，还可以降低能源消耗成本，实现可持续发展。
除此之外，无碳小车还会采用智能节能技术。
智能节能技术可以通过对车辆动力系统、辅助系统的智能控制，实现能源的高效利用。
比如，智能节能技术可以通过智能化的动力管理系统，实现动力的精准输出，最大限度地减少能源浪费。
同时，智能节能技术还可以通过对车辆的智能化管理，优化车辆行驶路线，减少能源消耗。
综上所述，无碳小车的原理主要包括电动驱动系统、轻量化设计、再生能源充电和智能节能技术。
这些原理的结合，使得无碳小车成为了一种环保、高效的交通工具。
随着科技的不断发展，相信无碳小车将会在未来的交通领域发挥越来越重要的作用，为我们的生活带来更多便利和环保。
8字形无碳小车
无碳小车【摘要】“无碳小车”是2013年第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛主题。
此次竞赛分为两个小组，即“S”和“8”字组，我们本次的分组是“8”字组，所谓“8”字就是让小车在重物重力势能的作用下让小车在半张标准的乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上绕“8”字，并且在绕行的过程中能自动避开障碍物（障碍物的距离在300-500mm的范围变化），在小车的整个设计过程中，采用了现代设计发明理论方法，如参数化设计、系统设计等，并运用了AUTOCAD 、PROE等软件辅助设计。
设计过程严谨，各个零部件的运动轨迹都从数学的角度得到了论证。
将小车的设计分为四个过程：方案设计、技术设计、制作调试、设计总结，通过对每个过程的深入的研究，严格控制每个过程，尽可能使小车的整体效果更佳。
方案设计过程依据据比赛对小车功能的要求，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，进行模块化设计。
对每个模块采用多方案设计的设计原则，根据实际情况进行综合比对，选择出最优的组合。
最终选择的方案是：车架采用三角底板式、原动件采用了锥形轴的、传动机构采用了齿轮、转向机构采用用曲柄连杆、行走机构采用单轮驱动实现差速、微调机构采用微调螺母螺钉。
在转向机构中，采用了不完全齿轮，在不完全齿轮的设计中，最重要的是参数的确定，通过小车轨迹的研究，最终确定合适的参数。
技术设计过程先对方案设计过程中所选方案进行数学建模，从理论上进行分析和论证，根据理论力学对小车进行运动学和动力学分析，然后用PROE对小车进行实体建模，在建模的过程中对小车的每个零部件进行详细的设计，综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等由于小车的受力不大，所以大量采用胶接，小车加工完成后，通过小车的实际运动，对小车进行调节，使它达到最佳状态。
最后总结本次比赛的得与失，在以后的工作学习中努力去弥补自己的不足。
无碳小车双“8”字形轨迹结构设计
1.1 重力势能转化机构 小车的重力势能转化机构的简图如图 4 所示袁
重锤通过具有一定弹性的细线 1 绕在绕线轮的小轮 上袁然后细线 2 一段绕在绕线轮的大轮上面袁另一端 绕在大齿轮轴上袁重锤下落带动绕线轮袁绕线轮带动 下面的大齿轮转动袁通过两级齿轮传动袁将动力传递 给小齿轮轴袁 从而将重锤下降过程中的重力势能转 化为小车行驶中的动能遥
100
叶 装备制造技术曳 2019 年第 04 期
设计如图 3 所示遥
1.2 传动机构
小车驱动原理如图 5 所示袁 动力传动机构采用
6
齿轮传动遥 其中大齿轮 6尧中齿轮 5尧小齿轮 4 均通过
顶丝分别与绕线轴 1尧中齿轮轴 2尧后轮轴 3 固定遥 重
5
锤下降的过程中通过重力势能转化机构传递到绕线
轴上袁然后通过两级传动直齿轮传动到后轮轴上袁后
1 结构设计
图 1 无碳小车示意图
该小车的重要几个部分分为重力势能转化机 构尧传动机构尧转向机构和底座组成袁整辆车的机构
收稿日期：2019-01-11 作者简介：敖 东渊 1998-冤 袁男袁湖北宜都人袁在读本科生袁研究方向院材料成型及控制工程遥 通讯作者：蓝 健渊 1980-冤 袁男袁辽宁大连人袁硕士袁实验师袁研究方向院机械工程遥
Equipment Manufacturing Technology No.04袁2019
无碳小车双“8”字形轨迹结构设计
敖 东，唐 欣，孙亚平，章 环，黄式贤，蓝 健
渊 大连大学机械工程学院袁辽宁 大连 116622冤
摘 要：针对 201 8 年第六届全国大学生工程训练综合能力的命题野 8冶字形赛道常规赛的要求袁对无碳小车进行创新设 计遥 通过重锤的驱动袁经过一系列的传动机构传给主驱动轮袁通过基于盘形凸轮的转向机构袁带动小车按照预定轨迹袁跑 出双野 8冶字形的轨迹遥 通过微调机构和限位孔在现场拆车尧装车后能够尽快迅速恢复原始定位遥 结果表明袁该无碳小车能 完成 22 次双野 8冶字形绕桩运动袁验证了机构的合理性遥 关键词：无碳小车曰双野 8冶字形曰传动机构曰转向机构曰微调机构
《无碳小车8字》课件
后续展望
展望无碳小车8字应用的未来和发展，以及解决交通问题的新思路。提供相关 资源和资料，鼓励更多人加入减少环境污染的行动。
总结
简要回顾课件的内容和要点，强调环保的重要性，并鼓励大家使用无碳小车8字来减少环境污染，共同建设可 持续发展的未来。
Q&A
解答听众提出的问题，消除疑虑，提供相关资源，以促进进一步的学习和交 流。
设计原理
探索无碳小车8字的设计原则，比如轻质材料、高效能源利用和空气动力学设计等。详细解释设计原理及其优 点。
制作流程
深入了解无碳小车8字的制作流程，提供制作材料清单和制作过程所需的工具 和步骤。让你能够亲身体验制作的乐趣和成果。
实践演示
通过展示无碳小车8字的实际使用效果，你将亲自见证其优秀性能和创新特点。详细演示使用过程和关键技巧。
《无碳小车8字》PPT课件
探索无碳小车8字的创新设计和环保力，为你带来一场关于可持续交通的精 彩冒险。
简介
无碳小车8字是一种环保交通工具设计，利用清洁能源实现零碳排放。本课件将介绍无碳小车8字的概念，并概 述后续内容。
环保意义
为了保护环境，我们需要采取行动。介绍环保的重要性，并阐明无碳小车8字的环保优势和可持续发展。
无碳小车介绍'8'字
无碳小车
以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车，将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。
该无碳小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物。
轨迹路线为（两轨迹中心间的距离可以在300mm~500mm之间发生变化）：
主要元件为：
重物、齿轮、摩擦轮、摩擦盘、棘形轮、摇杆。
几大问题：
1、如何实现小车的转向，并完成“8”字？
通过棘形轮的间歇性运动，使得小车在描红部分时，棘轮的带齿部分未与齿轮啮合，前轮的转动角度不变，当小车到达黑线轨迹部分时，棘轮的带齿部分与齿轮啮合，小车前轮转向发生变化，进入下一个圆中运动，一次类推，小车不断地重复“8”字，进行运动。
2、如何两轨迹中心间的距离可以在300mm~500mm 之间发生变化？
要想达到这一目的，需要同时调节两部分，以由大轨迹变到小轨迹为例来说明
（1）通过减小摩擦轮与摩擦盘中心之间的距离，来降低后轮与摩擦盘之间传动比，使得小车走过一个圆轨迹时的圈数变少。
（2）增大小车前轮（即转向轮）的转动角度，来达到减小轨迹半径的目的。
为达到这一目的，可以在圆盘上设置一可沿一条半径连续变化的滑块，通过增大滑块与圆盘中心的距离，来达到这一目的。
如下：。
机械基础-案例03 无碳小车
无碳小车无碳小车是以4焦耳重力势能为唯一能量的、具有连续避障功能的三轮小车，实现了真正意义上的无碳。
小车采用的摆杆机构由传统的刚性杆改为柔性绳索，小车控制转弯更省力，躲避障碍物的周期更容易实现与控制，同时降低了整车重量。
利用有机玻璃作为轮子，易于实现差速，且降低了轮子与地面之间的摩擦系数。
整体构造简单，摩擦损耗小，效率高，较容易制造安装。
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，进行模块化设计。
分别针对每一个模块进行多方案设计。
通过综合对比选择出最优的方案组合。
我们的方案为车架采用三角底板式、原动机构采用了锥形轴、传动机构采用齿轮或没有该机构、转向机构采用曲柄连杆、行走机构采用单轮驱动实现差速、微调机构采用微调螺母螺钉。
其中转向机构利用了调心轴承、关节轴承。
技术设计阶段我们先对方案建立数学模型进行理论分析。
借助MATLAB分别进行了能耗规律分析、运动学分析、动力学分析、灵敏度分析。
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。
在实体建模的基础上对每一个零件进行了详细的设计。
综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等。
小车大多是零件是标准件、可以购买。
同时除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多数都可以通过手工加工出来。
对于塑料会采用自制的‘电锯’切割。
因为小车受力都不大，因此大量采用胶接，简化零件及零件装配。
调试过程会通过微调等方式改变小车的参数进行试验，在试验的基础上验证小车的运动规律同时确定小车最优的参数。
原动机构的作用是将重块的重力势能转化为小车的驱动力。
能实现这一功能的方案有多种，就效率和简洁性来看绳轮最优。
小车对原动机构还有其它的具体要求。
1.驱动力适中不至于小车拐弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。
2.到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小避免对小车过大的冲击。
8字组国赛报告
8字组无碳小车——经验之谈比赛报告时间:2014年6月——2014年12月目录摘要 (3)目录 (2)1 “8”字轨迹的实现 (4)1.1 无碳小车整体结构 (4)1.2 驱动系统建模分析 (4)1.3 转向系统的建模分析 (5)1.4小车行走轨迹 (6)1.4.1 A轮行走轨迹 (6)1.4.2 小车其他轮的轨迹 (6)2 机械结构设计 (7)2.1 转向机构。
(7)2.1.1机架刚度要求 (8)2.1.2考虑温度影响 (9)2.1.3考虑地面影响 (9)2.1.4考虑装配 (9)2.2 微调机构 (9)2.2.1“V”字形微调机构（如图2） (9)2.2.2正反丝连杆调节机构 (10)2.2.3弹簧丝杆调节机构 (11)2.3 传动及驱动机构 (11)2.4 轴承座 (12)2.5 底盘及支架 (13)3 加工 (13)4 装配 (13)5 调试 (14)6 竞赛 (14)7 团队组建 (15)8 小结 (16)参考文献 (17)附录 (17)摘要本项目设计一种重力势能驱动的自动避障小车，整个环节包括小车的轨迹优化，机械结构设计，机械加工，装配，调试和团队组建。
无碳小车以“8”形轨迹绕桩循环运行，轨迹曲线的平滑度和形状直接决定了小车的稳定性和绕桩数量。
通过建立数学模型，对无碳小车的运动过程进行分析，对模型中各参数进行不断地调整，最终获得了具体的分析结果和直观的轨迹函数图像，从而确定了影响小车运行轨迹的各参数最优值。
为无碳小车的调试和优化奠定了基础。
无碳小车行走及转向的能量全部由给定重力势能转换而来，小车绕桩数量越多，前进距离越长，性能越好。
因此对无碳小车运动规律的研究对提高其性能具有重要意义。
在各个环节中，积累了一些教训及经验，为使下届竞赛参赛的学弟学妹们少走弯路，特作该调查报告。
本文是以“轨迹仿真设计，机械结构设计，加工，装配，调试，竞赛，团队组建”七个部分展开叙述的。
关键词：无碳小车重力势能轨迹数学模型优化1 “8”字轨迹的实现1.1 无碳小车整体结构为适应大赛赛题，无碳小车整体结构设计为三轮结构，前轮转向，后轮驱动，并且两后轮同为驱动轮，采用单向轴承食两后轮实现差速运动，相当于“分时复用”，从而提高运动平稳性。
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无碳小车
以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车，将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。
该无碳小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物。
轨迹路线为（两轨迹中心间的距离可以在300mm~500mm之间发生变化）：
主要元件为：
重物、齿轮、摩擦轮、摩擦盘、棘形轮、摇杆。
几大问题：
1、如何实现小车的转向，并完成“8”字？
通过棘形轮的间歇性运动，使得小车在描红部分时，棘轮的带齿部分未与齿轮啮合，前轮的转动角度不变，当小车到达黑线轨迹部分时，棘轮的带齿部分与齿轮啮合，小车前轮转向发生变化，进入下一个圆中运动，一次类推，小车不断地重复“8”字，进行运动。
2、如何两轨迹中心间的距离可以在300mm~500mm 之间发生变化？
要想达到这一目的，需要同时调节两部分，以由大轨迹变到小轨迹为例来说明
（1）通过减小摩擦轮与摩擦盘中心之间的距离，来降低后轮与摩擦盘之间传动比，使得小车走过一个圆轨迹时的圈数变少。
（2）增大小车前轮（即转向轮）的转动角度，来达到减小轨迹半径的目的。
为达到这一目的，可以在圆盘上设置一可沿一条半径连续变化的滑块，通过增大滑块与圆盘中心的距离，来达到这一目的。
如下：。