凸轮8字无碳小车设计报告
8字无碳小车设计方案
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而得到的.该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1Kg 的标准砝码(￠50×65 mm，碳钢制作) 来获得4J 能量,要求砝码的可下降高度为400±2mm.标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。
图1 为小车示意图。
图一要求小车在行走过程中完成所有动作所需的能量均由此给定重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。
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。
在300~500mm 范围内产生一个“8”字型赛道障碍物间距值。
重物块从距小车底板400mm 的高处下落，带动主动轴转动，使小车运动，再通过齿轮传动和转向结构，实现在转动一定周期时，小车进行方向的改变，从而实现8 字的运动轨迹。
通过对命题的分析,我们小组有了一个比较清晰的思路。
我们在网上搜集资料，对每个结构的各种方案进行了比较，再结合我们的实际情况和自己想法，最后确定了以下结构。
对于各种参数的确定，我们只要是对齿轮进行了计算，其他参数是在原有的基础上进行了修改。
在设计过程中，我们主要采用了Auto CAD、Solidworks 软件进行辅助设计。
车架受力小，精度要求低，考虑到铝板密度小，强度对于小车也足够，而且方便加工，故本次制作选择3mm 厚铝板。
由于我们是后轮单轮驱动，前导向轮与驱动轮的横向距离过大会使小车在绕行8 字时轨迹不对称, 即一个圆大一个圆小。
为避免这种情况我们将驱动轮与导向轮的横向距离取消。
原动机构是把重物的重力势能转化为小车动能的装置.要求1。
驱动力适中，不至于小车转弯时速度过大倾翻.2.启动时提供足够的加速度使小车开始行走.3.到达终点时的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击. 同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，不仅浪费了重物的动能，下落时对车架的冲击还会影响小车的运动。
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
平面凸轮机构是一种常用于机械传动和运动控制的机构，它可以将旋转运动转换为直线运动。
在机械制造中，平面凸轮机构又称为摆动滑块机构，应用广泛，设计灵活性高，操作方便，因此在无碳小车设计中被广泛采用。
本设计采用基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计，它可以运输物品，为现代生产线提供存储、分拣和运输的服务。
这种机器的设计中，通过改变轮子的位置，在空间中形成双“8”轨迹，实现物料在轨道上轮换移动，处理物料在生产线上运输的各种需求。
设计要求是：机器需要稳定、耐用和高效，运输物料的承载能力要优于人工运输。
同时，机器体积要足够小，以适应狭小的生产线空间环境，并具有良好的操控性、易于维护和升级等特点。
设计思路是：首先设计平面凸轮机构，根据机器的运输能力、速度和轮子的直径等参数确定机器的结构。
然后，在机器底部放置双“8”形轨道，至少需要两个轨道，运输平稳。
接下来设计控制电路、相关传感器和电机，以保证机器能够根据需要执行任务。
设计过程中，为提高机器的耐用性和减少运输成本，我们采用了高强度的无碳材料制造机身和轮子。
同时，我们还将机器设计成可升级性和可维护性高的结构，以满足不断变化的需求和规模。
设计成本方面，我们也考虑到了成本的限制。
通过采用优质材料、自动化加工设备和成熟的制造工艺，我们可以降低成本，提高机器的性价比。
综合以上设计要求和设计思路，我们最终设计出了一种基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车，它具有耐用、高效、操控性好、易于维护和升级等特点。
它可以满足生产线处理物料的各种需求，提高生产效率，降低生产成本。
“8”字循迹无碳小车结构创新设计
“8”字循迹无碳小车结构创新设计1 设计思路根据“8”字形路线小车的运动特点，小车转向轮应在一定角左右周期性摆动，根据这一原理我们采用凸轮的形式来实现这一周期性定角摆动，且选择与之相应后轮传动比来满足要求；车架我们采用方形版结构，考虑到节约加工成本，底板重量等因素，我们和加工中心进行联系，使用铝合金材料，采用较为方便的激光切割进行加工；齿轮齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大的优点，因此传动方式我们采用齿轮和动滑轮相结合；考虑到小车在运动过程中后轮会产生一定的差速，对于差速的处理，本设计采用单轮驱动。
由于驱动轮越大，滚阻系数越小，行走距离远，因此选择较大的轮驱动车体。
2 特色创新结构设计说明我们对无碳小车进行结构设计，要保证小车能稳定的进行8字行走，我们要保证各机构设计精确可靠，由于采用凸轮结构实现转向功能，则对凸轮形状的设计必须考虑周全。
另外微调机构在保证平稳前行过程中也起到极为关键的作用。
考虑到加工难度及成本，设计了单轮驱动。
栓线处为梯形原动轮。
起始时，原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。
其次，起动后，原动轮的半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后作匀速运动。
原动轮的半径变小，使总转速比提高。
下面主要对小车凸轮设计以及微调机构设计进行说明。
2.1 凸轮设计首先我们根据小车行走的8字轨迹形状进行凸轮的理论形状设计，如图1所示，考虑到实际加工出来的凸轮有一定的厚度，必将导致用理论形状加工出来的凸轮形状所走出来的轨迹与实际轨迹存在误差，我们通过分析，将加工出来的凸轮形状作为初步大致凸轮，然后采用调试掌握相关规律，将因凸轮厚度引起的误差采用手动磨削的方式减小到最小，反复实验，最后得到滿意的凸轮形状。
2.2 微调机构设计由于前面确定了转向采用凸轮机构换向方案，为了提高准确度，适应性，因此就必须加上微调机构，对误差进行修正。
微调机构可以采用下面两种方式（1）凸轮轴向可移动一微小位移，从而调整凸轮与推杆接触点的位置，来调节八字大小，如图2为本文所设计凸轮微调装置。
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述近年来，随着环保意识的提高和新能源技术的发展，无碳小车逐渐成为人们出行的新选择。
无碳小车的构造设计关键是轨迹设计，平面凸轮机构是实现复杂轨迹运动的重要手段之一。
本文基于平面凸轮机构设计了一款双“8”轨迹无碳小车，并介绍了其构造设计详细过程。
一、方案设计1.需求分析在设计无碳小车时，要考虑到环保和绿色出行的概念，以及小车的使用场景和性能。
本文双“8”轨迹无碳小车主要特点是无人驾驶、轨道运行，运行速度较快、稳定、行程远，轨迹运动轨迹复杂、美观、精度高，同时具有可扩展、可定制化的特点。
2.结构方案设计传统的无碳小车多采用电池作为能源，而本文设计的无碳小车采用轨道牵引方式，利用平面凸轮机构控制小车运动轨迹。
轨迹的形状是通过平面凸轮机构的几何形状和机械运动实现的。
在双“8”轨迹中，由于轨迹复杂，又要保证小车稳定运行，因此在设计过程中需要考虑摆线和曲线两种曲线的结合。
3.运动分析运动分析是设计前期的重要工作，能够为设计的合理性提供保障。
在设计双“8”轨迹时，需要对平面凸轮机构与小车的运动规律进行分析。
常用的运动分析方法有仿真和实验两种，本文采用了仿真方法。
在运动仿真的过程中，需要考虑平面凸轮运动的旋转角度、作用力和仿真时间等多个因素。
二、结构设计在运动分析的基础上，进行结构设计可以确定各个部件的形状和尺寸，以及轨迹的曲率半径和轨迹长度等参数。
在本文中，小车和轨道的材料选择了陶瓷材料，在结构设计的过程中采用了三维设计软件对各个部件进行建模。
三、制造实现1.加工工艺在制造实现的过程中，需要对零部件进行单独的加工。
加工工艺主要包括数控加工、激光切割和3D打印等。
在本文中，由于轨迹较为复杂，采用了激光切割结合数控加工的方式，加工出所需的各个部件。
2.装配测试在加工完成后，需要进行装配测试，以确保各个部件的正确度和流畅度。
在测试的过程中，需要注意各个部件的装配顺序和力的控制，以及轨迹的流畅性和精度等。
“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。
无碳小车结构设计报告
微调机构属于小车的控制局部， 通过微调机构的调节可以修正小车行走轨迹。 我们确定了转向机构采用槽轮机构+推杆+摇杆方案，摇杆一
线
端与滑块连接，滑块上装有弹簧和螺栓，通过调节正面和侧面螺栓的旋合长度来调节摇杆的长度和角度，从而实现对小车运行轨迹的控制。但由
于各部件加工误差和装配误差，在实际调试过程中，还需反复调整，总结出自己的发车规律。
期效果。 至于滑轮，由于车体及车轮均采用铝板而不是材质较轻的雅格利板、碳板，车体较重，小车不易起动。定滑轮即稳定又容易改变力的
方向，应选用了定滑轮。
2.3 传动机构
线
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。它的优劣直接决定了小车的性能，能量是否充分利用，转向是否准确皆取决于
此。我们决定采用齿轮传动，它具有结构紧凑、可靠性好、效率高、传动稳定等特点。由于小车只绕 8 字走三圈，需提高小车的速度，减少能量
能够将旋转运动转化为满足要该功能的机构有：凸轮机构+摇杆、曲柄连杆+摇
杆、曲柄摇杆、差速转弯、槽轮机构+推杆+摇杆等等。综合以上组合机构的分析我们选择双臂外啮合槽轮机构+推杆+摇杆作为小车转向机构的方
案。
本小车槽轮机构由双臂缺口圆盘和槽轮组成，其中两个转臂之间的角度为 117 度，槽轮为四个间距相等的槽组成，此外，在槽轮外圈加一曲
于不同的场地对轮子的摩擦可能不一样，在不同的场地小车是需要的动力也不一样。在调试时也不知道多大的驱动力恰到好处。因此还需要能根
据不同的需要调整其驱动力。
在此结构中应让重块保持一定高度的支架以及重块带动车体的连接部件，考虑到立柱在满足一定强度的根底上需尽可能的轻，我们选用 φ6
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述一、引言随着全球环境问题的日益凸显，人们对于环保和可持续发展的追求也越来越强烈。
在交通运输领域，传统的燃油车辆已经成为大气污染和能源消耗的主要来源之一。
研究和设计无碳小车已经成为当前的热点之一。
本文将介绍一种基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计，旨在为环保和可持续出行做出贡献。
二、设计原则1. 环保无碳小车设计的首要目标就是环保。
在设计过程中，要尽量减少对环境的污染，并选择可持续发展的材料和能源。
2. 高效无碳小车的设计要保证高效的能量利用和传输，以确保车辆的性能和续航能力。
3. 安全在设计过程中，安全性是至关重要的一个方面。
车辆的结构要稳固可靠，同时要考虑行驶中的安全问题。
4. 实用设计的无碳小车要符合日常生活和工作的需求，具有实际的可操作性和适用性。
三、设计方案1. 车辆结构基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车结构采用轮轴驱动方式，由主要的车身框架、车轮、凸轮机构、电动机和电池组成。
车辆结构采用轻量化设计，采用高强度、耐磨损的材料，以保证车辆的轻便和耐用性。
2. 凸轮机构凸轮机构是车辆的动力传输部分，通过合理的设计可以实现轮轴的高效驱动和悬挂系统的优化。
采用双“8”轨迹设计，可以有效减少能源的浪费，提升车辆的动力性能和行驶稳定性。
3. 电动机电动机是车辆的主要动力源，通过电能转化为机械能驱动车轮。
选择高效、节能的电动机可以提升车辆的动力性能，减少能源消耗。
4. 电池电池是车辆的能量存储设备，选择轻量化、高能量密度的电池可以提高车辆的续航能力和整体性能。
采用可再生能源电池也是无碳小车设计的重要方面。
2. 环保无碳小车采用电能作为动力源，减少了燃油的使用，进而减少了对环境的污染。
采用可再生能源电池可以实现车辆的能源循环利用。
3. 轻量化车辆结构和材料的选择都考虑了轻量化设计，以确保车辆的轻便性和耐用性。
4. 安全无碳小车设计考虑了车辆的稳定性和安全性，确保车辆能够安全稳定地行驶。
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
本文介绍了一种基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计方案。
该方案主要由机构设计、运动仿真、制造及测试等环节组成。
首先，汇总了相关文献资料，了解了平面凸轮机构的基本原理及特点。
随后，基于机构学与运动学原理，进行机构设计，包括凸轮形状设计、从动件结构设计、传动方式选择等。
接下来，基于Solidworks软件进行运动仿真，验证设计方案的移动性能及稳定性。
最后，制造实物小车，进行试车测试，验证设计方案的可行性及实用性。
本设计方案采用平面凸轮机构的双“8”轨迹设计，主要由凸轮、从动件、输送链、轮轴、车架等组成。
其中，凸轮的直径影响轨迹的大小及形状，通过对凸轮形状的优化设计，实现双“8”轨迹运动轨迹。
从动件采用三角形结构，通过输送链与凸轮传动，实现从动件的往复运动。
输送链采用平面链条，具有较高的传动效率及稳定性。
轮轴采用不锈钢材料制造，具有较好的耐腐蚀性及强度。
车架采用3D打印技术制造，外形美观，具有良好的刚性及稳定性。
整个设计方案实现了无碳环保、高效稳定的运动效果。
经过运动仿真及制造试车测试，本设计方案达到了预期的设计目标，实现了良好的双“8”轨迹移动效果。
同时，设计方案具有一定的可扩展性，可应用于机器人、物流等多个领域，具有广阔的应用前景。
总之，基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计方案具有较高的实用性及运动效果，可作为平面凸轮机构的一种应用示例，为相关领域的研究提供借鉴及参考价值。
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述随着环保意识的日益增强和新能源汽车的兴起，无碳交通工具逐渐成为人们关注的焦点。
在这一背景下，基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车成为了一种备受关注的设计概念。
这种小车不仅具有良好的环保性能，还能够在城市道路上实现高效的移动，并且可以适应不同的载荷和行驶路线。
本文将对这种设计方案进行详细的概述，包括其工作原理、设计思路、关键技术和应用前景等方面的内容。
一、工作原理基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车是一种利用平面凸轮机构实现运动传动的交通工具。
其工作原理是通过平面凸轮的不断转动，使得小车的轮子得以按照双“8”轨迹进行转动和移动。
在设计中，凸轮的形状和布置将直接影响到小车的运动轨迹和行驶性能。
通过合理设计凸轮的形状和参数，可以实现小车在不同道路上的高效行驶，同时降低能源消耗和减少对环境的污染。
二、设计思路在设计基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车时，需要考虑多个方面的因素。
首先是要确定小车的整体结构，包括车身、轮子、电机和悬挂系统等。
其次是要选择合适的材料和零部件，以确保小车在行驶过程中具有足够的耐用性和稳定性。
还需要考虑小车的驱动方式、能源来源和控制系统等方面的内容。
通过综合考虑这些因素，可以设计出一款具有良好性能的双“8”轨迹无碳小车。
三、关键技术在基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车的设计中，有几个关键技术需要重点考虑。
首先是凸轮的设计和加工技术，要确保凸轮的形状和尺寸符合要求，并能够承受小车的运动负荷。
其次是驱动系统和控制系统的设计，要确保小车能够稳定地行驶，并且可以根据需要实现加速、减速和转向等操作。
还需要考虑能源管理和节能技术，以确保小车能够在不同路况下实现高效的能源利用，并且达到低碳排放的标准。
四、应用前景基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车具有很好的应用前景。
它可以作为城市短途交通工具，用于代步和运输等场景。
它还可以应用于物流配送和城市服务等方面，为城市的交通运输系统带来新的选择。
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述随着环境污染和能源短缺问题的日益突出，无碳交通工具成为未来发展的趋势。
为了满足这一需求，设计了一种基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车。
1.设计背景随着城市化进程的加速和汽车使用量的增加，交通拥堵、雾霾等问题给城市居民的生活带来了极大的困扰。
而传统的燃油汽车不仅在行驶过程中产生大量的尾气排放，同时也对环境造成了极大的污染。
无碳交通工具成为了未来的发展趋势。
设计一种基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车，旨在通过新技术手段解决交通问题和环境污染问题，为城市居民提供更加清洁、高效的出行方式。
2.设计原理双“8”轨迹无碳小车是一种面向城市短途出行的电动智能小车。
其设计采用了平面凸轮机构，通过轮胎与轨迹的配合实现了车辆的运动，同时配备了电动驱动系统和智能导航系统，能够实现自动驾驶、避障、导航等功能。
3.设计要点（1）平面凸轮机构平面凸轮机构是双“8”轨迹无碳小车的核心技术，通过设计合理的轨迹和凸轮形状，使得车辆在行驶过程中能够平稳、高效地运动。
平面凸轮机构还能有效减少车辆的能耗，提高车辆的续航里程。
（2）电动驱动系统电动驱动系统采用了高性能的电机和智能控制系统，能够实现车辆的动力输出和能量回收，并通过电池组提供持续的动力支持。
电动驱动系统不仅能够为车辆提供强劲的动力支持，同时也能够实现零排放、低噪音的行驶效果。
（3）智能导航系统智能导航系统采用了高精度的导航芯片和先进的导航算法，能够为车辆提供准确的定位和路线规划，实现自动驾驶、避障、导航等功能。
智能导航系统不仅能够提高车辆的行驶安全性，同时也能够为用户提供更加便捷的出行体验。
4.设计特点（1）零排放双“8”轨迹无碳小车采用电动驱动系统，实现了零排放的行驶效果，有效减少了对环境的污染。
（2）智能化双“8”轨迹无碳小车配备了智能导航系统，能够实现自动驾驶、避障、导航等功能，为用户提供更加便捷的出行体验。
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车是一种创新性的交通工具，它通过平面凸轮机构、电动驱动系统和智能导航系统的配合，能够实现零排放、智能化和高能效的行驶效果，将为城市居民提供更加清洁、高效的出行方式，具有广阔的应用前景。
8字无碳小车
驱动原理：绳拉力为动力。将物块下落的势能 尽可能多的转换为小车的动能，进而克服阻力 做功。物块在下落的过程中不可避免的要与小 车发生碰撞，碰撞过程必然要有能量损失，所 以要解决的问题：1下降过程中，尽可能的降 低下落的速度；2在将要下降到小车时，改变 转速比，使物块减速下落，进一步减少碰撞损 耗。
解决方案 小车的匀速运动过程
传输功率=转矩X角速度 ，通过一系列的齿 轮，带轮，转轴产生转速比，使作用在后 轮的转矩和阻尼转矩平衡，物块低速匀速 下落。 在整个过程中，重力势能完全转换为小车 运动过程的损耗。使小车行进的更远.
3．细节设计
车身 车轮 轴承 以减小小车重力和阻力为目的
无碳小车设 计说明
1.构架部分 2.传动结构
(转向部分 驱动部分）
3.细节说明 4.体会
装配爆炸图
1.构架部分
小车采用三轮结构（1个转向，2个驱动）
重物落差0.5米物重1kg.
2.传动结构
转向机构与驱动轴相连
小车的转向轮周期性的摆动 计算传动机构，利用后轮转轴上安放多个不
同半径的齿轮以及转向齿轮处的活动结构调节 8字轨迹的大小，实现轨迹间距可调性
4.体会
从这次的大赛中学到许多课本上学不到的东西， 领悟了许多平时不理解的东西，相信大家都对 这次比赛体会很深。最后，我真心希望我们学 院能够更加重视有关创新设计方面的大赛，学 院在管理、督查方面多下功夫，鼓励我们的学 生去思考、去想象、去创新、去设计、去制造、 去参赛。
与此同时也希望我们的学生能够更加努力去学习课 本上的理论知识，尤其是机械原理、机械设计、工 程力学方面的知识，这些知识在设计方面太重，切不可将两者脱离联系。李 老师给我们说过纯理论的东西根本不能用，希望我 们系的学生在学好理论知识的同时能够多去思考， 多去实践，在实践中检验真理、发展真理，真正的 做到学有所长、学有所用，而不是只会简单的应付 考试罢了！
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述随着环境保护意识的增强，无碳能源的研究和应用逐渐成为人们关注的焦点。
为了推动无碳交通工具的发展，本文将设计一种基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车，以实现无碳出行的目标。
本文将对平面凸轮机构进行介绍和分析。
平面凸轮机构是一种常见的机械传动装置，能够将转动运动转化为直线运动。
通过合理设计凸轮轮廓曲线及相关参数，可以实现各种复杂的轨迹运动。
基于此原理，本文将设计一种特殊的“8”轨迹，将无碳小车的运动限制在固定轨道上，从而实现规律性的运动。
本文将对双“8”轨迹无碳小车的结构进行设计。
无碳小车由车身、轮轴、轮胎和传动装置等组成。
车身是承载整个结构的主要部分，必须具备足够的强度和稳定性。
轮轴是将车轮与车身连接的部件，需要具备较高的刚度和耐磨性。
轮胎是与地面接触的部件，需要具备良好的抓地性能和耐久性。
传动装置是将电能转化为动力的部件，需要具备高效率和可靠性。
接下来，本文将详细介绍双“8”轨迹无碳小车的工作原理。
该小车的运动轨迹呈现双“8”字形，通过凸轮机构的驱动，使得小车在轨道上来回摆动。
为了保证小车的平稳运动，设计中需要考虑凸轮轮廓曲线的形状、角度和速度等参数，并通过合理调节来实现理想的运动效果。
本文将对双“8”轨迹无碳小车的优缺点进行评估和展望。
相比传统的燃油车辆，无碳小车具有零尾气排放、低噪音和环保等优点，能够有效减少空气污染和交通噪音。
由于无碳能源的储存和供应仍存在技术难题，无碳小车在能源消耗和续航里程等方面仍然有待改进。
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计是一项具有挑战性和实用性的工程项目。
通过合理设计和优化，可以为无碳交通工具的发展做出贡献，并推动低碳环保生活方式的普及。
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
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述一、引言随着环境保护意识的日益增强，无碳排放的交通工具越来越受到人们的青睐。
由于电动汽车的高昂成本和充电设施的不足，传统的轨道交通工具成为了一种备受关注的替代方案。
在这种背景下，我们设计了一款基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车，旨在为城市短途出行提供一种环保、便捷的解决方案。
二、设计原理1.平面凸轮机构平面凸轮机构是一种通过凸轮的旋转运动驱动其他零部件做直线运动的机构。
它由凸轮、摆杆和从动件三部分组成，通过凸轮的旋转运动可以实现从动件的直线往复运动。
这种机构具有结构简单、可靠性高、行程可调、工作平稳的特点，适合用于小型交通工具的设计。
2.双“8”轨迹双“8”轨迹是一种符合双线性运动规律的轨迹，其运动规律可通过平面凸轮机构实现。
这种轨迹具有起始和终止速度为零、加速度和减速度相等的特点，适合用于小车在城市道路上的行驶。
三、设计方案1.车身设计小车采用轻质材料制造，车身尺寸紧凑，重量轻便，符合城市短途出行的需求。
设计采用空气动力学原理，减小风阻，提高续航里程。
2.驱动系统小车采用电动驱动，搭配高效率电池，实现零碳排放。
同时配备智能能量回收系统，通过制动能量回收，提高能源利用率。
3.悬挂系统小车采用独立悬挂系统，提高通过性和舒适性。
悬挂系统采用可调节气压减震器，适应城市道路的不同路况。
4.控制系统小车采用智能控制系统，实现自动巡航、自动泊车、自动避障等功能。
同时配备GPS 导航系统，提供最优行驶路线。
四、设计特点1.环保小车采用电动驱动，零碳排放，符合现代城市的环保理念。
2.便捷小车尺寸小巧，转弯半径小，适合在城市道路上穿行，提供便捷的出行方式。
3.智能小车配备智能控制系统，实现自动驾驶、自动泊车等功能，提高驾驶便利性。
4.安全小车配备多重安全系统，保障行车安全。
同时采用轻质材料，减小车辆自重，提高操控稳定性。
五、应用前景基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车具备环保、便捷、智能、安全的特点，适合用于城市短途出行。
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述1. 引言1.1 背景介绍随着环境保护意识的增强和国家对碳排放控制政策的日益加强，绿色无碳交通逐渐成为未来汽车发展的趋势。
在这一背景下，基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计应运而生。
传统的内燃机车辆使用燃油为动力，排放大量的二氧化碳等有害气体，对环境造成了巨大压力。
而基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车则采用了新型动力源，减少了对环境的污染，符合绿色出行的理念。
通过研究和设计这种无碳小车，不仅可以降低对环境的影响，还有助于提升我国在新能源汽车领域的科技水平和产业实力。
这种小车设计还有望在城市交通、物流运输等领域得到广泛应用，为社会经济发展带来积极影响。
开展基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计研究具有重要的意义和价值。
1.2 研究意义本文旨在探讨基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计，其研究意义主要体现在以下几个方面：该设计方案具有重要的实用价值。
随着全球环境问题日益突出，各国对减少碳排放的要求也越来越高。
而采用无碳设计的小车可以有效减少对环境的污染，符合可持续发展的理念。
研究基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计对于推动环保产业的发展具有积极意义。
该设计方案具有一定的技术挑战性。
平面凸轮机构是一种复杂的机械传动装置，设计双“8”轨迹需要克服多个技术难点，如准确计算轨迹曲线、合理设计传动系统等。
通过研究这一设计方案，有助于提升研究人员在机械设计领域的技术水平，促进相关技术的不断创新发展。
该设计方案具有一定的商业推广前景。
随着智能制造技术的不断发展，无碳小车在工业生产领域具有广阔的应用前景，可以替代传统的燃油车辆，减少能源消耗。
研究基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计有助于推动相关产业的发展，促进我国制造业转型升级。
本文的研究具有重要的理论和实践意义。
1.3 研究目的本文旨在通过基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计，探讨一种新型的无碳排放运输工具。
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述
基于平面凸轮机构的双“8”轨迹无碳小车设计概述双“8”轨迹无碳小车是一种基于平面凸轮机构设计的无碳车辆，其运行轨迹呈现出两个数字“8”的形状。
本文将详细介绍双“8”轨迹无碳小车的设计原理和实现方式。
首先，我们需要了解凸轮机构的基本原理。
凸轮机构是一种通过旋转凸轮来驱动连杆运动的机构。
在双“8”轨迹无碳小车中，我们通过设置两个相互平行旋转的凸轮，分别驱动左右两个车轮运动，实现车辆在双“8”轨迹上的行驶。
为了实现双“8”轨迹的运动，我们需要设计合适的连杆机构。
在本设计中，我们采用了一种称为四杆机构的连杆机构。
四杆机构由四个连杆组成，其中两个连杆远离凸轮旋转轴，被称为主动连杆，另外两个连杆靠近凸轮旋转轴，被称为从动连杆。
通过凸轮的旋转，主动连杆带动从动连杆运动，从而实现车轮的运动。
为了实现双“8”轨迹的形状，我们需要将旋转凸轮设计成特定的形状。
在本设计中，我们采用了以旋转为轴心的心形凸轮。
心形凸轮是一种能够产生心形轨迹的凸轮，其形状类似于一个心形图案。
通过旋转心形凸轮，主动连杆可以实现特定的运动轨迹，从而实现车轮在双“8”轨迹上的行驶。
在设计双“8”轨迹无碳小车时，我们还需要考虑一些其他因素。
首先，我们需要确定车轮的直径，以及车轮与地面的摩擦系数，以确保车辆的稳定行驶。
其次，我们还需要考虑到车辆的重心位置和整个结构的平衡性，以提高车辆的稳定性和操控性。
最后，我们需要选择合适的材料和驱动系统，以确保车辆的轻便性和高效性。
总结起来，双“8”轨迹无碳小车是一种基于平面凸轮机构设计的无碳车辆，通过旋转心形凸轮驱动四杆连杆机构，实现车辆在双“8”轨迹上的行驶。
该设计不仅能够实现有趣的轨迹运动，还能够为环保交通做出贡献。
在实际应用中，可以将双“8”轨迹无碳小车应用于一些特殊场景，如展览会场、商场、公园等，为人们带来乐趣和便利。
凸轮8字无碳小车设计报告(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】目录一、设计要求 (4)1.1功能分析阶段............................... . (4)1.2参数分析与个性化设计阶段 (4)1.3制造阶段 (4)1.4调试阶段 (4)二、正式设计 (5)2.1机械总功能分解及功能元解 (6)2.2机构选型与方案对比 (6)2.2.1机构选型的基本原则 (6)2.3势能转化机构分析 (7)2.3.1重物锥台轮机构功能元解的优缺点 (7)2.3.2重物飞轮机构功能元解的优缺点 (7)2.3.3发条弹簧机构功能元解的优缺点 (8)2.3.4橡皮筋结构功能元解的优缺点 (8)2.6直线行走位移机构分析 (8)2.6.1后双轮差速驱动功能元解的优缺点 (8)2.7前轮摆动机构分析 (9)2.7.1凸轮推杆机构功能元解的优缺点 (9)2.7.2曲柄摇杆机构功能元解的优缺点 (9)2.7.3圆轮导杆机构功能元解的优缺点 (10)2.8中间传动机构分析 (10)2.8.1齿轮传动机构功能元解的优缺点 (10)2.8.2皮带轮传动机构功能元解的优缺点.............................................1 1 2.9组合方案择优并确定辅助、控制机构. (11)2.9.1辅助机构之车架分析 (11)2.9.2控制机构之微调机构分析 (11)三、技术设计……………………………………………………………………………1 23.1建立8字轨迹理想模型 (12)3.2、s o l i d w o r k s t o o l b o x凸轮设计及其相关参数的确定：.......................................1 2 3.3建立小车数学模型. (13)3.3.1小车转弯状态分析 (15)3.4动力学分析模型 (18)3.5参数确定......................................................................................2 1 四、小车装配图.......................................................................................2 2 五、小车运动仿真轨迹及m文件.. (23)一、设计要求本届竞赛命题为“以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车”。
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凸轮8字无碳小车设计报告目录一、设计要求 (4)1.1功能分析阶段............................... .... (4)1.2参数分析与个性化设计阶段 (4)1.3制造阶段 (4)1.4调试阶段 (4)二、正式设计 (5)2.1机械总功能分解及功能元解………………………………………………… (6)2.2机构选型与方案对比 (6)2.2.1机构选型的基本原则 (6)2.3势能转化机构分析 (7)2.3.1重物锥台轮机构功能元解的优缺点 (7)2.3.2重物飞轮机构功能元解的优缺点 (7)2.3.3发条弹簧机构功能元解的优缺点 (8)2.3.4橡皮筋结构功能元解的优缺点 (8)2.6直线行走位移机构分析 (8)2.6.1后双轮差速驱动功能元解的优缺点 (8)2.7前轮摆动机构分析 (9)2.7.1凸轮推杆机构功能元解的优缺点 (9)2.7.2曲柄摇杆机构功能元解的优缺点 (9)2.7.3圆轮导杆机构功能元解的优缺点 (10)2.8中间传动机构分析 (10)2.8.1齿轮传动机构功能元解的优缺点 (10)2.8.2皮带轮传动机构功能元解的优缺点 (11)2.9组合方案择优并确定辅助、控制机构 (11)2.9.1辅助机构之车架分析……………………………………………………….1 12.9.2控制机构之微调机构分析 (1)1三、技术设计.......................................................................................1 2 3.1建立8字轨迹理想模型......................................................................1 2 3.2、solidworks toolbox凸轮设计及其相关参数的确定： (12)3.3建立小车数学模型…………………………………………………………….1 33.3.1小车转弯状态分析 (15)3.4动力学分析模型 (18)3.5参数确定…………………………………………………………………………..2 1 四、小车装配图……………………………………………………………………………2 2 五、小车运动仿真轨迹及m文件………………………………………………………………..2 3一、设计要求本届竞赛命题为“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而得到的。
该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1Kg的标准砝码（￠50×65 mm，碳钢制作）来获得，要求砝码的可下降高度为400±2mm。
标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。
图1为小车示意图。
图1 无碳小车示意图要求小车在行走过程中完成所有动作所需的能量均由此给定重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。
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。
“8”字型赛道场地常规赛小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上，绕两个障碍物按“8”字型轨迹运行。
障碍物为直径20mm、长200mm的2个圆棒，相距一定距离放置在半张标准乒乓球台的中线上，该距离由竞赛项目开始时的抽签产生，以小车完成8字绕行圈数的多少来评定成绩，见图3。
图2 “8”字型赛道竞赛所用乒乓球台及障碍设置图参加“8”字型赛道竞赛的参赛队，使用在现场调整装配后的小车及组委会统一提供的标准砝码参赛。
出发点自定，每队小车运行2次，取2次成绩中最好成绩。
一个成功的“8”字绕障轨迹为：两个封闭图形轨迹和轨迹的两次变向交替出现，变向指的是：轨迹的曲率中心从轨迹的一侧变化到另一侧。
比赛中，小车需连续运行，直至停止。
小车没有绕过障碍、碰倒障碍、将障碍物推出定位圆区域、砝码脱离小车、小车停止或小车掉下球台均视为本次比赛结束。
本组小车由能量转换机构、传动机构、转向机构和车身构成，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，利用凸轮曲柄摇杆机构使转向轮周期性摆动，从而避开设置在8字形内固有间距的障碍物。
我们把小车的设计分为三个主要阶段：功能分析、参数分析与个性化设计、制造加工调试。
通过每一阶段的深入分析，加诸大量理论参数分析，比较整合，使我们的设计尽可能向最优设计靠拢。
1.1功能分析阶段根据这次比赛中对小车功能要求，我们把小车分为车架、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1.2参数分析与个性化设计阶段应用Solidworks、UG软件进行小车的实体建模、部分运动仿真还有受力分析。
本小组运用Matlab，将对方案建立数学模型进行理论分析，借助MATLAB分别进行能耗规律分析、运动学分析、动力学分析、灵敏度分析。
再而得出小车的具体参数和运动规律。
1.3制造阶段我们会尽量选择使用标准件，减少制造压力，届时将会使用数控加工帮助制造，部分零件例如凸轮不能自行加工的将雇佣外厂工人帮忙制造，对于塑料会采用自制的‘电锯’切割。
鉴于小车受力限度和优化成本，小车将多处采用胶结。
1.4调试阶段会通过调整微调连杆长度的方式改变小车的摆角，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。
图3.小车的设计三个主要阶段二、结构设计2.1 机械总功能分解及功能元解表1.势能转向小车形态学矩阵功能元功能元解1 2 3 4A势能转化重物+滚筒绕线轮重物+飞轮机构发条弹簧机构橡皮筋势能装置B直线分量行走后双轮差速驱动C前轮摆动凸轮+推杆机构曲柄+摇杆机构不完全齿轮槽轮+万向节机构D中间传动齿轮机构皮带轮机构E 微调机构可调节螺母可调节连杆更换凸轮更换后轮2.2．机构选型与方案对比正式进入机构方案分析时，必须遵守以下的选型原则2.3.1机构选型的基本原则①满足工艺动作和运动要求。
②结构最简单,传动链最短。
③原动机的选择有利于简化结构和改善运动质量。
④机构有尽可能好的动力性能。
⑤机器操纵方便、调整容易、安全耐用。
⑥加工制造方便，经济成本低。
⑦具有较高的生产效率与机械效率。
2.4势能转化机构分析原动机构的作用是将势能转化为小车的动能。
能实现这一功能的方案有多种，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。
同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上。
3.机构简单，效率高。
2.4.1重物锥台轮机构功能元解的优缺点优点：成本低廉,结构常见比较熟悉。
可以通过改变绳子绕在绳轮上不同位置来改变其输出的动力。
滚筒的设计实现了小车的起动和重物的从低速到减速下落，减小了因碰撞而损失的能量。
缺点：重锤下降时与小车一同运动，导致重锤下降不稳定间接影响小车行走轨迹的精度；另外因重锤质量不容忽略，导致车子整体质量大，从而与地面间的滚动阻力变大较大，能量消耗较快，行驶最远路程就短图4.滚筒设计2.4.2重物飞轮机构功能元解的优缺点优点：在储能完毕后，释放能量阶段能做到平稳连续输出。
缺点：质量大，占用体积空间大。
图5.飞轮与后轮轴固连2.5.3发条弹簧机构功能元解的优缺点优点：在小车运动前已储能完毕，在小车运动时稳定释放能量缺点：发条在储能和释放能量时都会消耗能量，因而能量有效利用率不高图6.发条弹簧2.5.4橡皮筋结构功能元解的优缺点优点：成本低廉、橡皮筋质量低，对小车运动过程影响几乎可以忽略缺点：很难精准控制储能大小，能量释放时间过于短暂，零件间容易打滑浪费能量。
2.6.1后双轮差速驱动功能元解的优缺点优点：在小车行驶过程中，驱动轮不会打滑，轨迹更为准确。
缺点：装配时要求同轴心，精度要求高；2.7前轮摆动机构分析转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。
转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件，同时还需要有特殊的运动特性。
能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动。
2.7.1凸轮推杆机构功能元解的优缺点优点：适当地设计出凸轮的轮廓曲线后就可以使推杆精准地实现所需的运动规律，而且响应快速；缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损；凸轮精准制造较困难；需使用额外机构，利用弹簧力与使凸轮与推杆保持接触；图7.齿轮机构2.7.2曲柄摇杆机构功能元解的优缺点优点：连杆机构中的运动副为低副，其运动副元素为面接触，压力较小，易润滑，损耗能量少，且运动副一般是几何封闭，对保证小车行进的可靠性有利。
缺点：由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而构件数目多，传动路线长，若加工不能保证适当精度，易产生较大的误差积累，也使机械效率降低。
2.8中间传动机构分析传动概述：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，传动机构必需传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻2.8.1齿轮传动机构功能元解的优缺点优点：齿轮具有效率高、适用的载荷和速度范围大、工作可靠、传动比稳定。
缺点：但价格较高，且传动距离比较短图8.齿轮机构2.8.2皮带轮传动机构功能元解的优缺点优点：具有结构简单、可以远距离传动、价格低廉、缓冲吸震无噪音等特点，可使重物下落速度减缓；缺点：其效率及传动精度并不高。
图9.皮带轮2.9组合方案择优并确定辅助、控制机构利用上述形态学矩阵，理论上可组合出4x1x3x2=24种方案。
而经对各功能元解机构的优缺点分析还有比赛要求的分析后，本组最终定的小车组合方案为A2(绳轮机构)-B1（后双轮差速驱动）-C3（凸轮推杆机构）-D2(齿轮机构)：图10.本组组合方案图2.9.1辅助机构之车架机构分析因为选择了滚筒绳轮机构，凸轮结构和齿轮结构，所以将车身底板尽量挖空，以减低车身重量，而且使凸轮，齿轮不与车身发生干涉图11.车身图2.9.2控制机构之微调机构分析一台完整的机器包括：原动机构、传动机构、执行机构、控制机构。
微调机构就属于控制机构，由于本次比赛对轨迹精度要求很高，并且上述本组组合方案机构对于加工误差和装配误差很敏感，小车的行进轨迹可能会发生偏移，加上本次大赛新要求：8字两杆之间的距离在300mm-500mm之间变化，因此就必须加上微调机构，对误差进行修正，使小车走一条最优的轨迹。
综合各方面的因素，使得小车真正实现微调，我们选用了可调节连杆机构+多组后驱动轮，通过螺栓调节连杆长度，使连着前轮的杆a长度发生变化，进而影响前轮最小摆角，加上改变轮子的直径，使得小车走过的路程发生变化，从而改变“8”字大小的变化；图12.可调节连杆三、技术分析：3.1建立8字轨迹理想模型：图13.“8”字理想轨迹小车由O 点出发，依次经过A 、B 、O 、C 、D 、O 完成一个周期，假设抽到两桩之间的距离是400mm ，及两圆的中心距离是400mm ，R=200mm故21256AB CD l l R mm π+==AOD 直线距离4002AOD 圆轨迹距离628，取平均值596.8mm所以小车一个周期走过的距离：1256+596.8*2=2449.6mm设后轮走3圈为一个周期，则后轮周长为816.53mm后轮直径D=260mm3.2、solidworks toolbox凸轮设计及其相关参数的确定：凸轮设计：凸轮作顺时针方向转动 , 从动件运动方向过凸轮盘中心线，从动件在推程作等加速等减速运动 , 在回程作余弦加速度运动。