无碳小车说明书完

无碳小车

设计说明书

2011-5-20

目录

一：摘要;：………………………………………………

二：引言：………………………………………………

三：任务和要求………………………………………………

3.1设计思路………………………………………………

3.2基本原理………………………………………………

四：方案设计及论证………………………………………………

4.1机械方案设计………………………………………………

4.1.1传动系统………………………………………………

4.1.2转向系统......................................................4.2工艺方案设计 (7)

4.3小车整体及外观设计 (8)

4.4最终方案 (8)

五：材料及成本分析

5.1小车整体材料种类 (9)

5.2小车各部位材料选择 (9)

5.3小车经济成本分析 (9)

六：参考文献………………………………………………

七：无碳小车徽标………………………………………………

摘要

是依据竞赛命题主题“无碳小车”，提出一种“无碳”方法，带动小车的运行，即给定一重力势能，根据能量转换原理，设计了一种可将该重力势能转化为机械能并用来驱动小车行走的装置。该自行小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物（每间隔1米，放置一个直径为20mm，高为200mm的弹性障碍圆棒）。此模型最大的特点是将重力势能转化为齿轮的转动，进而根据大小齿轮的粘合带动驱动轮和转向轮，从而按照规定的路线完成任务。本文将对无碳小车模型的设计过程，结构功能特点等进行详细的介绍。

关键词：无碳小车齿轮粘合驱动轮转向轮安全高效方便灵活创新理念。

二：引言：

1.1 “环保在身边之‘无碳生活’”一帖在东楚网黄石新闻网发出后，众多网友纷纷跟帖支招，倡导“无碳生活”。多数网友认为，对社会整体而言，完全“无碳”难以做到，但有意识地减少“碳排放”，却是随时随地可做的事，勿因善小而不为……

1.2 随着社会科技的发展，人们的生活水平的提高，无碳对于人们来说，显得越来越重要，建设无碳社会，使得生活更加的环保，没有任何的污染。

1.3无碳小车的设计与发明，是国家和社会对能源问题和环境问题的更加重视

1.4“无碳车是比较环保的短途代步工具，节能、经济、方便，环保。因此，在人均拥有汽车比例很高的欧美发达国家，无一例外选择了提倡推广低碳车。”许多人认为，确保无碳车道便利通达，既是现实选择，也是大势所趋。现在许多发达国家都把无碳技术运用到各个领域，像交通，家庭用具等，这也是我国当今所要求以及努力的方向。

针对目前这一现状，我们设计了无碳小车模型，用重力势能转换为机械能提供了一种全新的思路，以便更好的解决以上问题。

三：任务和要求

设计思路

1，根据能量守恒定律，物块下落的重力势能直接转化为小车前进的动能时，能量损失最少，所以小车前进能量来源直接由重物下落过程中减少的重力势能提供为宜。

2、根据小车功能设计要求（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。

3、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。

4、徽标：沈阳理工大学应用技术学院

基本原理

该方案由物块从0.5米高处铅直下落，通过悬线，滑轮，齿轮系来带动小车先匀速前进后靠惯性继续前行。再由齿轮，凸轮，连杆，弹簧，从起步处开始转向走出s形路线，来使小车完成转向目的。

设计亮点

1，齿轮系:由齿轮系的传动比功能来使重物匀速下落，小车匀速前进。这样有利于小车稳定转向和增长小车前进距离。2，凸轮：转向稳定且消耗能量较小。3，后轮：轮直径较大，利于增大前进距离和小车的稳定。

驱动系统

（1）方案：

根据竞赛命题要求（小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均重物下落减少重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量形式）及能量守恒定律，物块下落的重力势能直接转化为小车前进的动能时，能量损失最少，所以以绳拉力为动力为宜。拉力作用于固定在后轮轴上的带轮上，形成力矩，力矩对该原动轮产生转动效应，从而带动其同轴上的大齿轮转动，再由大齿轮传给后轴上的小齿轮使小车前进。

（2）以上方案作用：

由于设计该小车的前进过程是静止—加速—匀速—减速的过程。启动时转矩稍大于阻力使小车启动，启动后转矩与阻力平衡小车匀速前进。当重物下落完毕时小车靠惯性减速行驶。

（3）运动过程：

用缠线方法来使小车驱动。细线的一端连接物块，另一端均匀紧密缠绕在带轮上。在通过齿轮系传送使小车前进。齿轮的传动比是****。带轮转一圈，后轴转**圈。物块下降**mm小车前进**mm。

四：方案设计及论证

机械方案设计

1、命题要求：给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势

能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。

2、设计方案：

a)设计结构：

无碳小车系统主要分四个结构：动力装置、传动装置、转向装置、车

身装置。

图1：结构模块图

克的重块从距小车平板565mm位置上（落差500mm+重块高65mm）下落。通过细线以及滑轮连接到小车驱动轴上。经过这样一个系统可以实现把重块的重力势能转化为小车的动能。

图2：驱动装置图

b)传动系统：通过齿轮齿数的不同，来改变传动比，以确保固定的周期。

c)转向机构：通过双曲杆摇柄机杆连接槽轮及前轮，使转向轮按照严格

的正弦曲线形走，实现最终的预想轨迹。

图3：转向机构图

车身体：多处掏空，减轻重量。载重利用槽机构，既减轻了重量，又保

证重物不滑落。

转向系统

（1）方案：

根据小车功能设计要求（小车在前行时能够自动避开赛道设置的障碍物）及转向特点，采取小车前进轨迹为：S形曲线。根据凸轮外弧曲线是小车前轮偏转相应的角度

（2）运动过程：

当凸轮转动挤压连杆，在弹簧的作用下，连杆来回伸缩，通过前轮轮叉使前轮转动，从而使小车转向