无碳小车设计报告
无碳小车s设计方案
无碳小车s设计方案设计方案：无碳小车S一、设计目标无碳小车S是一款以环保、节能为主题的城市代步工具，旨在提供方便快捷的交通解决方案，减少对环境的污染。
设计目标如下：1. 零排放：采用电动驱动方式，完全不产生尾气排放。
2. 高效节能：优化电池储能和动能回收技术，提高能源利用效率，延长续航里程。
3. 运行稳定：采用先进的智能控制系统和安全装置，确保车辆运行的稳定性和安全性。
4. 美观舒适：外观设计简洁大方，内部空间宽敞舒适，提供良好的驾乘体验。
二、设计要点及解决方案1. 动力系统：采用纯电动驱动方式，利用电池存储能量供给电机驱动车辆。
同时，结合动能回收技术，在制动过程中将动能转化为电能，提高能源利用效率和续航里程。
2. 能量储存系统：选择高能量密度、长循环寿命的锂离子电池，提供稳定可靠的能量供应。
3. 智能控制系统：借助先进的智能控制系统，实现对电动机的精准控制和能源管理。
系统能够根据车辆运行状况、车速、路况等数据，动态调整电机转速和功率输出，提高驾驶性能和能源利用效率。
4. 安全装置：配备智能制动系统、防抱死系统、车辆稳定控制系统等装置，提高车辆的稳定性和行驶安全性。
同时，还应配备侧面碰撞保护、主动安全预警系统等装置，提高车辆的被动安全性。
5. 外观设计：外观简约、流线型设计，减少气动阻力，提高行驶稳定性和驾驶舒适性。
选用高强度轻量化材料，提升车辆的安全性和能耗效率。
三、市场应用前景和竞争优势1. 市场应用前景：随着环保意识的提升和城市交通拥堵问题的日益突出，无碳小车S作为一种绿色、环保的交通工具，具有广阔的市场应用前景。
可以在城市内提供便捷的短途出行解决方案，满足人们的日常出行需求。
2. 竞争优势：(1) 零排放设计，符合环保理念；(2) 高效节能的动力和能源管理系统，延长续航里程；(3) 先进的智能控制系统和安全装置，提高车辆的安全性和稳定性；(4) 简洁大方的外观设计和舒适宽敞的内部空间，提供良好的驾乘体验。
无碳小车报告
无碳小车报告一，无碳小车数据核算阶段在小组分工中我主要负责soliworks设计，无碳小车主要要是计算取值。
首先第一天我们就确定了用曲柄摇杆机构。
主要是因为我们采用了连接头这种有多个自由的的连接装置，才不会被卡死。
接下来是计算正弦曲线的长度，苦学了近一天MATLAB才勉强算出来最后我们综合考虑取了0.4-1-2.64这组数据，然后我们取得后轮半径是100cm最后算出传动比为4.2:1，所以我们决定选用4:1的比例（主要是因为市面的齿轮的齿数限制）接下来是我们定的初始参数，轮子r=100mm d=4mm单向轴承csk8pp 车架150*200 齿轮齿数分别是40齿和10齿，前轮22*2 轴d=8 和立式轴承座！对于转向差速问题，我们选用了单向轴承来实现差速，但是其实到后面好像没起什么作用，不知道是不是因为前轮的取材还是因为后轮本来就有问题，这都是后话了。
二，小车的加工阶段当数据都出来的时候我们就开始加工了，本来我以为可以休息一下的，但是后来车架一直没有得到解决，主要是一开始我们就在纠结什么数控，其实想我们这种选用pc板的小车你用数控其实是很不方便的，就像我们把车轮平一样，没有想到我居然后面融了，就变形了，对此真的是一个败笔。
希望后面的人可以注意一下这一点，有时候没有必要来时纠结一种方法，结果白白浪费了时间，到后面没办法就叫在塑料板上划线，然后手动加工了这是干的，接下来是负责数控编程，就洗轮子，小车的连杆摇杆和组装就是由我来了，我只能说小组的合作真的要相互配合，不然很容易出问题，在加工上才方向设计和加工时很有不同的，比如这之前的车架布局在后面的加工时发现组装时发生了干涉，我只能说是我们之前想的太美好。
所以在设计的时候我们最好为自己后面组装留多点空间，不会到时会很尬尴，哎。
不过后面还有问题就是因为重物的重心问题了，主要是稳定性的问题！三、设计构想及方案此机械传动的无碳小车由重力势能作为动力，驱动小车以预定的轨迹运动，根据运动的轨迹不同可以设计不同的传动机构以实现不同的功能。
无碳小车结构设计报告_4
无碳小车结构设计报告一、设计概述根据题目要求，为达到“8”字绕行的目的，无碳小车应实现两个功能：重力势能的转换和周期性的转向。
据此可以将小车分为驱动机构和转向机构两部分。
驱动机构要求能量损耗小、传动比准确，优先选用齿轮机构。
转向机构因为轨迹重复性要求高，采用齿轮和拉杆结合控制前轮转向来满足小车走周期性“8”字要求。
二、设计方案1.小车以钢板做的底板为主体，上面安装三根吊挂重物的立杆。
2.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。
3.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。
4.输入轴转动一圈，带动转动的大齿轮转动四分之一，使与之啮合的小齿轮转动二分之一，用连杆机构链接，使前轮走了一个圆时实现转向，从而小车走了“8”字形运动。
三、相关计算驱动机构转向齿轮（控制方向）转向机构（控制周期）1主动轮2驱动轮3主动轮4从动轮传动比2.5:1传动比1:2 主要零件尺寸：前轮半径后轮半径驱动1半径驱动2半径转向3半径转向4半径转向1半径转向2半径5mm 50mm 35mm 14mm 35mm 14mm 30mm 30mm厚度为10mm 厚度为6mm 设为转角30度，两个障碍物的距离为300毫米：设为小车的轨迹半径为x，则150*150-75*75=16875,对其开方约得130毫米。
由此可知，小车的轨迹为3.14*2*130*2=1632.8毫米，车轮要转5圈，所以轴的周长为2毫米才能保证小车在理论上转了8圈。
四、整体装配图五、作品创意1.优化各零件布局，降低小车重心2.三根立杆防止小车运行中重块摞动3. 不用其它额外的传动装置，直接由动力轴驱动轮子和转向机构，此种方式效率高、结构简单。
在不考虑其它条件时这是最优的方式。
4.曲柄连杆面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小，制造方便，已获得较高精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触5.小车机构简单，单级齿轮传动，损耗能量少六、心得与体会在设计无碳小车的环节中，我们在此过程当中反复探索、不断前进。
无碳小车项目研究报告
无碳小车项目研究报告无碳小车项目研究报告一、引言随着全球气候变暖和环境污染问题日益严重，减少碳排放已成为人们关注的重要议题。
为了应对这一问题，我们团队立足于研究与开发无碳小车项目，旨在推出一款使用清洁能源驱动的小型交通工具，以减少对环境的影响。
二、项目概述无碳小车项目的主要目标是设计和开发一种无碳排放、零污染的小型电动汽车。
该小车将采用电池作为能源来源，并具备高效、环保的特点。
三、市场需求目前，电动汽车正逐渐成为人们关注的热点，其市场需求不断增长。
环保意识的觉醒和对碳排放的关注，使得越来越多的人开始选择电动汽车作为替代传统燃油汽车的新选择。
因此，无碳小车项目具有巨大的市场潜力。
四、技术方案项目将采用先进的电池技术作为主要能源，并配备高效的电动机。
同时，我们将研发智能充电系统，以提高充电效率。
此外，还将引入轻量化设计，以减少车辆质量，提升能源利用效率。
五、项目成本估计根据初步估算，无碳小车项目的研发和生产成本约为XX万元。
其中，研发费用占比约为XX%，生产费用占比约为XX%。
六、市场竞争分析目前市场上已经存在一些电动汽车品牌，例如特斯拉、日产等。
这些品牌推出的产品性能先进，具有较高的可靠性和安全性。
因此，我们团队在设计无碳小车时需注重技术创新和产品差异化，以在市场竞争中占据优势地位。
七、项目实施计划无碳小车项目预计分为以下几个阶段实施：需求分析和市场调研、技术研发和设计、生产和测试、市场推广和销售。
我们团队将严格按照计划进行项目实施，并确保项目按时完成。
八、项目风险控制在项目实施过程中，我们需要考虑到一些潜在的风险因素。
例如，技术研发可能会面临一些技术难题和挑战；市场竞争可能对产品销售造成一定的压力。
为了降低项目风险，我们将配备专业的团队，加强技术研发和市场调研，以及更好地了解消费者的需求。
九、项目效益预测该项目成功实施后，无碳小车将成为市场上的新宠，具有广阔的市场前景。
预计可以大幅减少车辆碳排放量，降低空气污染程度，提高交通效率。
无碳小车报告(欧勇)
黑龙江首届工程训练综合能力大赛总结报告——论产品的设计及生产流程（以本次大赛“无碳小车”为例进行说明）随着社会的发展，各式新产品层出不穷。
为了满足社会某种特定的需求，一件件新产品应运而生。
而任何一种新产品的诞生都是一个系统而复杂的过程。
在这里我将以“黑龙江首届工程训练综合能力大赛”为契机，结合自身设计制作“无碳小车”的感悟，谈谈一件新产品诞生所需要经历的一些必要过程。
一、进行市场调研一件新产品的产生必然是为了满足市场的某种特定需求，不然所设计的产品就是废品，就没有使用价值。
以“无碳小车”为例，我们需要仔细研究的便是大赛命题，明确规则要求。
大赛命题是“以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车”，从命题中我们可以明确驱动小车的能量来源，即“重力势能驱动”。
还明确小车有一特殊的功能要求，即“具有方向控制功能”。
研究了命题之后，我们头脑里就有了疑问：怎样实现重力势能的的转化呢？小车到底有怎样的方向功能要求呢？如果看过命题后你的大脑里充满了疑问，那么恭喜你，你审题的目的已经达到了。
接下来要做的就是带着疑问去研究规则的细节。
待到你审题时的疑问一个个被解决时，相信小车在你的脑海里就已经有一个大致的框架了。
二、产品的理论设计要想设计一个产品，我们首先需要明确产品的用途，即产品要被用来做什么，我们希望用它来实现什么功能。
一旦明确了产品的用途之后，我们的设计就有了方向。
以本次大赛“无碳小车”为例，通过我们第一步对命题和详细规则的研究后我们知道我们需要设计一小车，小车需采用三轮结构（1个转向轮，2个驱动轮），以重力势能转化的能量来驱动小车；小车行进的轨迹要求为S型且能顺利绕过一米一个的障碍物，这就要求转向轮能成周期性的摆动。
1 产品原理概念设计明确了产品的功能特性后，我们接下来要考虑的就是产品的原理，即用什么方式去实现产品所要求达到的功能特性。
产品原理概念设计旨在于此，而不必考虑现实条件的种种制约。
以本次“无碳小车”为例，我们需要考虑两个问题。
无碳小车设计报告
2014年****工程训练综合能力竞赛无碳小车设计报告参赛者：指导老师：2014/10/151、设计概述“无碳小车”是将重力势能转换为机械能，使小车实现行走及转向功能的装置。
小车由能量转换机构、传动机构、转向机构和车身构成，首先通过能量转换机构获得动力来驱动后轮转动，继而通过传动机构将运动传给转向机构使转向轮，利用横纵向直线运动复合运动使转向轮呈正弦波形周期性摆动，从而避开设置在波形内固有间距的障碍物。
具体设计为小车以1kg重物块下落500mm产生的重力势能作为动力，通过线绳带动齿轮轴等传动机构，单轮驱动；通过正弦机构带动前轮周期性摆动实现转向。
无碳小车结构设计总装图如图所示。
2、设计思路和方案小车的设计分为三个主要阶段：功能分析、、制造加工调试2.1功能分析对小车功能要求进行分析，寻找功能元解，将小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构六个模块。
对每一个模块进行多方案设计，综合对比选择最优的方案组合。
2.2参数分析与个性化设计利用Solidworks软件进行小车的实体建模、部分运动仿真。
对方案建立数学模型进行理论分析，使用MATLAB软件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，得出小车的具体参数和运动规律。
2.3 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2.4 机构选型基本原则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。
2.5转向机构分析目前，能够实现无碳小车车轮转向控制的机构主要有曲柄摇杆机构、正弦机构（曲柄移动导杆机构）、RSSR空间四杆机构凸轮推杆机构和圆轮导杆机构。
这5 种机构在结构和功能上有各自的特点。
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。
无碳小车实验报告 (1)
机械原理课程设计报告书设计题目: 竞赛题目无碳小车的设计课程名称：《机械原理课程设计》学生姓名：学生学号：所在学院：海洋信息工程学院学习专业：机械设计制造及其自动化指导教师：宫文峰2015年12月11日目录 (2)第一章概述 (3)课程设计任务与目的 (3)第一章概述机械原理课程设计是机械类各专业学生第一次课程设计，是重要的实践性教学环节，对于培养学生机械系统运动方案设计和创新设计能力、解决工程实际中机构分析和设计能力等有着十分重要意义。
本次课程设计以第五届全国大学生工程能力综合训练竞赛“无碳小车”题目为基础，进行创新设计。
设计对题目进行了从新分解，运用课程内所学知识，通过查阅资料结合前人经验，从几个方面进行方案的设计与分析选择，依据机械机构的设计理念，设计出一个完全依靠重力势能提供动力，以平面转向机构实现周期性转向自动避让障碍物的轻质小车方案。
课程设计目的与任务课程设计目的1）综合运用机械原理课程的理论和实践知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，促进所学理论知识的巩固、深入和归纳；2）培养学生的创新设计能力、综合设计能力与团队协作精神；3）加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际需求进行创新思维、综合和工艺制作等实际工作能力；4）提高学生运算、绘图、表达、运用计算机、搜集和整理资料能力；5）为将来从事技术工作打基础。
课程设计任务结合一个简单或中等复杂程度的机械系统，让学生根据使用要求和功能分析，开拓思路，敢于创新，巧妙地构思其工作原理和选择工艺动作过程；由所选择的工作原理和工艺动作过程综合应用所学过的各类常用机构的结构组成、运动原理、工作特点及应用场合等知识，进行机构的选型、创新与组合，构思出各种可能的运动方案，并通过方案评价、优化筛选，选择最佳方案；就所选择的最佳运动方案，应用计算机辅助分析和设计方法（也可以使用图解法）进行机构尺度综合和运动分析；由运动方案和尺度综合结果绘制机构系统运动简图。
无碳小车设计报告范文v40(20221015)-图文
无碳小车设计报告范文v40(20221015)-图文广州大学第二届工程训练综合能力竞赛暨第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛竞赛项目：“S”型赛道场地竞赛成员：张伟鑫、古剑峰、冯燕柱学院：机械与电气工程学院指导老师：刘长红时间：2022年10月12日要我们对小车分别进行机械设计、工艺方案设计、经济成本分析、以及工程管理方案设计等。
其中，机械设计包括方案设计及修改、机构运动分析以及机构力分析等。
重物下落，通过滑轮机构把重物产生的拉力减半，并沿着与重物连接的细线传递到绕线轴中，从而传递到同轴的传动机构中，通过一定传动比的传动机构将转动速度加大，并把动力传到同轴的驱动轮驱使小车前行。
另外，传动机构也把动力传递给转向机构支持小车前轮转向，从而实现小车自动规避障碍物。
小车的功能分析图如下。
图3小车功能分析图2/433）要实现把滚轴的回转运动转换为前轮转向轴的水平滑动，且前轮的左右摆幅相同，实现小车前轮的转向问题，要且保证传动的准确配合。
4）将连续转动变为周期性摆动，可选择的机构很多，从机械设计的高效率和结构简单原则上作对比，在考虑好安装精度，传递效率、结构复杂程度以及成本高低后，选择相应的机构。
2.1.4微调机构1）微调机构一般配合转向机构存在，通过调节转向机构的尺寸信息以适应不同间距的比赛条件。
2）一台小车至少含有一个粗调装置和一个微调装置为宜，以做到快速并精确调整。
3）需通过多次试验确定最佳微调位置对应的最佳路线。
4）结构简单，调整方便。
2.2方案比较根据小车上各个机构进行比较，主要从原动机构、传动机构、转向机构和微调机构四个方面展开。
2.2.1原动机构方案一：捆绑着重物的细绳绕过定滑轮后被捆绑在绕线圈上并与绕线圈缠绕。
重物下降，捆绑着重物的细线绕过定滑轮，带动与后轮轴同心的绕线圈转动，进而驱动后轮转动和传动机构工作。
绕线轴呈锥形。
方案二：捆绑着重物的细绳分别绕过定滑轮和动滑轮后被捆绑在绕线圈上并与绕线圈缠绕。
无碳小车的设计
目录一绪论..........................................................1.1.无碳小车的设计题目及要求..............................1.2.关于无碳小车的分析.................................... 二．设计方案一2.1无碳小车的车架............................................2.2无碳小车的整体分析 .......................................2.3转向机构横拉接头的作用说明 .............错误！未定义书签。
2.4微调机构的设计说明 .....................错误！未定义书签。
2.5该方案设计的优缺点 .....................错误！未定义书签。
三设计方案二.................................错误！未定义书签。
3.1设计方案二的整体分析 (5)3.2设计方案二的优缺点 .....................错误！未定义书签。
四方案一小车的数学及物理运算..................错误！未定义书签。
五无碳小车的调试与改进........................错误！未定义书签。
5.1无碳小车的调试..........................错误！未定义书签。
5.2无碳小车的改进..........................错误！未定义书签。
一：绪论1.1．无碳小车的设计题目及要求设计一款无碳小车，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；小车在前行时能够自动绕过行进道路上的障碍物。
要求：1、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。
第三届无碳小车06S结构设计报告
依稀记得第一次接触无碳小车在我们的实训课上，当时的任课老师一再地强调这个比赛对我们自身以及学院的重要性，还特别地说此次比赛只允许机械院参加，鼓励我们积极参与其中。对于我们2010级学生来说，理论上的知识当然比不上那些学长学姐了，更别提实际操作经验了，然而参加这个比赛必定是要投入大量的人力物力的，有很大的可能到最后换来的不会是奖牌。但是我们骨子里有着初生牛犊不怕虎的精神，就算再累再苦，我想我们也会坚持下去的。全国大学生工程训练综合能力竞赛是面向在校大学生的一项综合性工程能力竞赛，内容上与高校工程训练教学相衔接，综合体现大学生机械创新设计能力、制造工艺能力、实际动手能力、工程管理能力和团队合作能力。竞赛的目的在于激发大学生进行科学研究与探索的兴趣，加强大学生工程实践能力、创新意识和合作精神的培养.
结构设计总图
比例
第2页
第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛-设计图
共3页
驱动及转向原理图
比例
第3页
第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛-设计图
共3页
2、设计方案
根据规则，驱动小车行驶过程的所有能量来自于1kg重块从400mm高度垂直下落的重力势能并要求在行驶中避障，因此可以将设计过程分为三个环节：能量转换及储能环节、传动环节和转向环节。如何将重块的势能转换为可以驱动车辆持续行驶的动能是小车设计中至关重要的一个环节，本方案将飞轮作为能量存储的工具，当重物下降速度增大时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当重物下降到最低位置时，飞轮动能减少，把能量释放出来。<一>.运动轨迹:小车从赛道一侧越过一个障碍后，整体穿过赛道中线且障碍物不被撞倒；重复上述动作，直至小车停止。小车在越过多个障碍物时，所形成的轨迹类似于正弦曲线。考虑到两点之间直线距离最短，所以在小车越过障碍后使小车运动轨迹为直线。而在穿越障碍物时走弧线，由于小车前轮在转弯后不会马上回直，所以在此过程中考虑小车前轮恢复。<二>.转向装置:由于在小车运动过程中需要转向，所以我们制定了前轮作为转向轮，后两轮作为驱动轮的方案。即通过前轮转向机构，使其能做周期性来回摆动。为改变小车方向而设计一个与后轮转轴相连的大齿轮，当小车前轮杆连接点与大齿轮圆心之间水平间距为ΔL时，小车可以直线行走。所以可以通过改变小车前轮杆连接点与大齿轮圆心的水平距离L来控制小车转向。
无碳小车结构设计报告第六组
C.空间四连杆机构，推程L1、转向臂长L2，转向轮转角ａ1=arctan(L1/L2)。由于空间四连杆机构推程转向轮转角略大于回程转向轮转角，即转向轮向左向右的转角并不相等，因此需预置转角b=（ａ1-ａ2）／2。L1,L2的具体长度需通过实验得出。
2010全国大学生工程训练综合能力竞赛
结构设计报告
总页
第页
编号：
产品名称
驱动轮
生产纲领
件/年
零件名称
生产批量
件/月
一、设计概述
作品取名铝娃，
作品创意：
1.运用空间四连杆机构实现转向功能。
2转向轮上安装自制刻度盘便于调节。
3.驱动轮采用差速结构，保证转向时小车不侧翻。
4.使用锥形绕线轮，实现小车的匀速运动。
5优化各零件布局，降低小车重心。
6.三根立杆防止小车运行中重块摆动。
二、设计思路和方案
1.基本结构
A.小车以铝板做的底板为主体，上面安装轴承座以支承输入轴、驱动轴、吊挂重物的立杆等，小车的转向轮架也要通过轴承固定在底板上。
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.输入轴通过一级齿轮传动与带传动驱动转向轴控制小车的转向。
E.小车的转向通过一个空间的四连杆机构实现，在具体调试时，对杆长进行调节以满足规定要求。
F.小车的驱动轮采用差速设计，减少能量损耗且便于转弯
2.相关计算
A.用y=0.3sinπx近似拟合小车运动轨迹，可积分得当小车位移为2m时小车所走路程为2.42m，又由驱动系统和转向系统中齿轮的传动比5：1计算得小车驱动轮直径D=2.42/5=154mm。
无碳小车实验报告
机械原理课程设计报告书设计题目: 竞赛题目无碳小车的设计课程名称：《机械原理课程设计》学生姓名：学生学号：所在学院：海洋信息工程学院学习专业：机械设计制造及其自动化指导教师：宫文峰2015年12月11日目录 (2)第一章概述 (3)1.1课程设计任务与目的 (3)第一章概述机械原理课程设计是机械类各专业学生第一次课程设计，是重要的实践性教学环节，对于培养学生机械系统运动方案设计和创新设计能力、解决工程实际中机构分析和设计能力等有着十分重要意义。
本次课程设计以第五届全国大学生工程能力综合训练竞赛“无碳小车”题目为基础，进行创新设计。
设计对题目进行了从新分解，运用课程内所学知识，通过查阅资料结合前人经验，从几个方面进行方案的设计与分析选择，依据机械机构的设计理念，设计出一个完全依靠重力势能提供动力，以平面转向机构实现周期性转向自动避让障碍物的轻质小车方案。
1.1 课程设计目的与任务1.1.1课程设计目的1）综合运用机械原理课程的理论和实践知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，促进所学理论知识的巩固、深入和归纳；2）培养学生的创新设计能力、综合设计能力与团队协作精神；3）加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际需求进行创新思维、综合和工艺制作等实际工作能力；4）提高学生运算、绘图、表达、运用计算机、搜集和整理资料能力；5）为将来从事技术工作打基础。
1.1.2 课程设计任务结合一个简单或中等复杂程度的机械系统，让学生根据使用要求和功能分析，开拓思路，敢于创新，巧妙地构思其工作原理和选择工艺动作过程；由所选择的工作原理和工艺动作过程综合应用所学过的各类常用机构的结构组成、运动原理、工作特点及应用场合等知识，进行机构的选型、创新与组合，构思出各种可能的运动方案，并通过方案评价、优化筛选，选择最佳方案；就所选择的最佳运动方案，应用计算机辅助分析和设计方法（也可以使用图解法）进行机构尺度综合和运动分析；由运动方案和尺度综合结果绘制机构系统运动简图。
无碳小车设计说明书
S组无碳小车设计说明书目录1、小车的设计要求 (1)2、无碳小车结构方案的设计 (2)2.1整体方案分析 (2)2.2驱动机构 (3)2.3传动机构 (4)2.4转向机构以及轨迹分析与设计 (4)2.4.1小车运行轨迹理论参数分析 (4)2.4.2小车动态力分析 (5)2.4.3传动机构及行走机构参数确定 (7)2.4.4 转向机构参数的确定 (8)2.5微调机构 (9)2.6小车车体整体分析 (9)3、基于SolidWorks motion的仿真分析 (10)3.1 简化模型的建立 (10)3.2 运动副的添加 (10)3.2 仿真计算以及结果分析 (11)参考文献 (12)1、小车的设计要求图1-1 无碳小车示意图图1-2 无碳小车运行轨迹图如上图1-1小车示意图：根据能量守恒定律，给一定重力势能（用⌀mm5065错误!未找到引用源。
普通碳钢的重块，质量为1kg，铅垂下落差为400mm来获得），设计一种“以重力势能驱动具有方向控制功能的无碳小车”，该小车能够在行驶的过程中有规律避开水平的平面上每隔1米设置一个弹性圆棒障碍物（如上图2小车运行轨迹图）。
保证小车行走的过程重物随车平稳的行走而不掉落，要求小车行走的过程中所有的动能均由重物的重力势能获得，不得借用其他形式的能量。
小车底板结构设计采用三轮结构，即2个驱动轮，1个转向轮。
细节上的结构只能根据学校现有材料、机床以及加工工艺的难度进行设计。
2、无碳小车结构方案的设计2.1整体方案分析通过对毕业设计任务要求及目的的剖析，利用发散性思维方式，把实现小车功能的各种可能方案一一列出，为了方便设计，可以将能实现小车功能细分为：驱动机构、传动机构、转向机构、微调机构四个模块。
下图2-1为无碳小车设计的思维导图：图2-1 无碳小车结构方案设计思路在选择各个模块方案时，要从实际情况出发，充分考虑实际学校的机床设备，材料的获取，制造成本以及实际加工工艺的可行性等等。
无碳小车设计报告书
课程设计报告书题目：无碳小车的设计系部：机制专业：机械设计制造及自动化班级: 11级姓名:徐明杨鑫王书安指导教师:莫xx 机械设计程设课计任务书一、设计题目无碳小车的设计1.设计布置方案1 无碳小车示意图功能设计要求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。
该无碳小车在前行时能够自动避开赛道上米，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。
机械设计课程设计任务书1.前言本次课程设计的内容是起重机传动装置的设计，主要内容是综合运用机械课程和其他所学课程的知识，通过对减速器的设计来熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力，从而进一步巩固，加深和开阔所学知识。
同时通过设计计算，绘图及运用技术标准，规范，设计手册等有关资料，熟练掌握公式编辑器，AutoCAD 绘图，MATLAB 计算编程，CATIA 绘图的能力，掌握全面的机械设计技能。
本文在完成设计任务的前提下，编写了大量的MA TLAB 程序，以及用CA TIA 绘制了部分三维模型，为下一步的深入研究，减速器数据库的设计，三维建模提供了保障条件。
2设计任务2.1设计题目：无碳小车的设计 2.1.1设计布置方案图1 无碳小车示意图2.1.2设计要求以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车。
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。
该无碳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20mm 、高200mm 的弹性障碍圆棒）。
2.1.3已知条件（1）重力势能为5焦耳； （2）g=10m/s 2；（3）重块（￠50×65 mm ，普通碳钢）重量为1KG 铅垂下降来获得，落差400±2mm ；. （4）重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。
2.1.4设计功能要求要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得，不可使用任何其他的能量形式。
无碳小车设计报告
无碳小车设计报告小车功能设计要求设计一种小车，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。
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。
图1：无碳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。
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。
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（1）车架设计减轻小车质量，在保证小车运动平稳的前提下尽可能的减小车身的重量，在4J的重力势能的前提下尽量减少损耗，让更多的能量转化为小车的动能，进而行驶更远的距离。
车架不用承受很大的里，精度要求低。
考虑到重量加工成本等，车架材料选用有机玻璃制作成三角底板。
（2）原动机构原动机构的作用是将重块的重力势能转化成小车的驱动力。
就效率和简洁性来看，我选择的是轮绳。
小车对原动机构还有其他的具体要求。
1.驱动力适中，不至于小车转弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。
2.达到终点前重块竖直方向的素的尽可能小，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，重块本身还有较多的动能未释放，能量利用率不高。
3.由于不同的场地对轮子的摩擦可能不一样，在不同的场地小车需要的动力也不一样。
因此原动机构还需要根据不同的需要调整其驱动力。
基于以上分析，制作可调的输出驱动力绳轮原动机构，如下图所示。
S形轨迹无碳小车的结构设计（精选五篇）
S形轨迹无碳小车的结构设计（精选五篇）第一篇：S形轨迹无碳小车的结构设计“S形轨迹无碳小车的结构设计摘要：针对第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛题目，设计一辆通过重力驱动的纯机械结构的无碳小车，且小车具有周期性越障功能。
通过所学知识，设计并制作该小车，参加比赛。
设定不同的参数，借助工程软件MATLAB对小车的轨迹进行仿真计算。
通过分析，设计出一辆满足比赛要求的小车。
并且通过调试证明，小车能够稳定行驶，具有较高的可靠性。
关键词：无碳小车越障轨迹仿真0前言本文针对第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛关于“S”形轨迹的要求，设计并制作了一种将重力势能转换为动能，并且按照“S”形轨迹稳定前行的无碳小车。
小车为三轮结构，前轮为方向轮；后面一轮为驱动轮，一轮为从动轮。
小车具有可调节的转向控制机构，以适应700-1300mm间距的不同间距障碍物。
1小车结构设计本文把小车的机构分为：原动机构、传动机构、转向机构、微调机构与车身。
除了轴承、螺栓螺母等标准件可以直接选用外，小车的其余部件均使用LY102铝合金制作。
本文的设计目的是使小车各部分的尺寸协调，满足强度要求、实现不同距离的越障功能。
下面是各个机构的设计： 1.1原动机构设计原动机构是利用重物下落时的重力势能转化为动能，从而驱动小车前进和转向的机构。
重物是1kg的标准砝码，重物周围是三根均布的钢管，从而约束重物的自由度，使重物直线下降，减少了能量损失，保证了小车重心的稳定性。
重物通过尼龙线绕在小车的绳轮上，在下降的过程中，带动绳轮的转动，实现了能量转换。
在实际测试中，证明了该结构简单、能量转化率高、成本低等特点。
1.2传动机构设计传动部分是原动机构和小车主动轮动力传递的枢纽，本文设计的小车的传动机构由后轮、一级齿轮、及其相关零件组成。
由于小车具有转向的功能，为不干扰小车的转向，后轮采用差速连接。
小车的右后轮为主动轮，左后轮为从动轮。
主动轮与传动机构相连，驱使小车的运动，从轮轮用轴承空套在后轴上，跟随小车的运动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2014年****工程训练综合能力竞赛无碳小车设计报告参赛者：指导老师：2014/10/151、设计概述“无碳小车”是将重力势能转换为机械能，使小车实现行走及转向功能的装置。
小车由能量转换机构、传动机构、转向机构和车身构成，首先通过能量转换机构获得动力来驱动后轮转动，继而通过传动机构将运动传给转向机构使转向轮，利用横纵向直线运动复合运动使转向轮呈正弦波形周期性摆动，从而避开设置在波形内固有间距的障碍物。
具体设计为小车以1kg重物块下落500mm产生的重力势能作为动力，通过线绳带动齿轮轴等传动机构，单轮驱动；通过正弦机构带动前轮周期性摆动实现转向。
无碳小车结构设计总装图如图所示。
2、设计思路和方案小车的设计分为三个主要阶段：功能分析、、制造加工调试2.1功能分析对小车功能要求进行分析，寻找功能元解，将小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构六个模块。
对每一个模块进行多方案设计，综合对比选择最优的方案组合。
2.2参数分析与个性化设计利用Solidworks软件进行小车的实体建模、部分运动仿真。
对方案建立数学模型进行理论分析，使用MATLAB软件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，得出小车的具体参数和运动规律。
2.3 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2.4 机构选型基本原则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。
2.5转向机构分析目前，能够实现无碳小车车轮转向控制的机构主要有曲柄摇杆机构、正弦机构（曲柄移动导杆机构）、RSSR空间四杆机构凸轮推杆机构和圆轮导杆机构。
这5 种机构在结构和功能上有各自的特点。
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。
同样也2.5.1曲柄摇杆机构优点：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。
无急回曲柄摇杆机构是平面机构，要求曲柄处于前轮支架轴线的垂直面，要多一级转换机构。
该机构对于摇杆与前轮角度的精度要求较高，装配难度较大，而且曲柄长度不具备调节功能，会导致摇杆摆角不对称。
2.5.2以正弦机构为转向机构正弦机构摆角规律正弦机构是目前无碳小车设计过程中常选用的转向机构之一，图为其机构简图，其曲柄可在小范围内调节，同样可控制无碳小车的前轮摆角。
图2.1正弦机构有 2 个销槽副、一个移动副，曲柄具备调节功能，可以在小范围内调节小车的轨迹，调节性能较好2.5.3 RSSR 空间四杆机构RSSR 空间四杆机构有 2 个球副，机构简单，传动效率较高，但摇杆与前轮的角度难以控制,样具有安装精度高的特点2.5.4凸轮推杆机构优点：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，2.5.5圆轮导杆机构此转向机构主要由转向杆、转向轮、短杆构成。
转向盘与从动轴齿轮啮合。
短杆一端通过销钉与转向杆连接在一起，可自由转动。
另一端与转向轮的轴固定于小车的中心轴线处。
当转向盘匀速转动，转向杆会周期性左右摆动，然后通过短杆的传动，可以实现转向轮的转向。
从而控制小车绕开障碍物的整体运行。
优点：运动副自身几何封闭，不需要额外结构使运动副保持接触，易润滑，损耗能量较小，结构简单，轮廓加工制造容易。
缺点：摆动活动范围小，死点多。
正弦机构可以实现正反转角的完全对称，从功能上分析是作为无碳小车转向机构的最佳方案；2.6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、结构简单重量轻等。
2.6.1齿轮传动机构优点：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2.6.2皮带轮传动机构优点：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缺点：其效率及传动精度并不高。
2.7组合方案择优并确定辅助、控制机构在上述主要功能解组合方案确定后，接下来就是确定辅助、控制功能的机构。
2.7.1辅助机构：车架为了降低车的重心，增加稳定性，在转弯时不易翻车，采用下沉式车架。
2.7.2微调机构完整的机器包括：原动机构、传动机构、执行机构、控制机构。
微调机构属于控制机构，由于加工误差和装配误差，小车的行进轨迹可能会发生偏移，必须加上微调机构，对误差进行修正。
综合各方面的因素，选用下图所示机构，使小车实现微调，通过拧紧螺母使圆柱相对圆心的距离固定，使此连接转向机构的小圆柱改变转速，从而改变前轮的完成一次转向时间。
达到改变小车运动轨迹的目的。
图2.2圆轮微调机构2.8设计方案确定运动轨迹:小车运动轨迹曲线为x A Y πcos -=,出发点在波峰处。
由于加工装调等方面均存在误差实际上小车轨迹的中心线是一条弯曲的曲线，对此，可以通过调整小车出发时车身和前轮的偏角来控制轨迹使小车轨迹在允许的范围内进行补偿，获得最好成绩。
转向机构：向机构采用正弦机构带动前轮周期性往复摆动来实现。
传动机构：采用一级齿轮传动，通过绕线轮带动驱动轮实现单轮驱动，采用锥形的绕线螺纹轴，既能够在启动阶段提供足够大的启动转矩，又可以在稳定后控制车速稳定轨迹；车身采用下沉式底板保证了小车重心低不易翻车。
原动机构：采用单轮子驱动机构，即右边轮子为驱动轮，左边轮子为从动轮。
轨迹调整方法：影响小车轨迹形换的因素有很多，我们要选择方便调节的结构来对小车的轨迹实现改变。
在这里，我们采用同时调节曲柄工作长度（圆盘小圆柱到圆盘中心距）和更换轮子大小的方式来实现调节。
当然理论分析结果与实际条件的结果是有差异的，这就需要我们再实际条件下不断的调试来获得可靠的数据。
出发点的确定：小车的初始位置的确定取决于三个参数，分别为小车出发点距离障碍物连线的距离，小车前轮的初始摆角，小车车身整体相对指定参照物的方向与位置，通过参照物标定前轮初始转角，尺子标定起点距障碍物连线距离。
3、设计结果3.1运动分析3.1.1运动循环图时间轴：图3.1机械运动循环图3.1.2机构运动简图与自由度分析图3.2小车简图自由度计算：据平面机构自由度公式')'2(3F p p p n Fh l --+-=，其中n 指活动构件数，l P 表示低副数目，h P 表示高副数目，'p 表示虚约束数目，'F 表示局部自由度数目，而据本车机构运动简图可知，5,6,2,'0,'0l h n p p p F =====，代入计算可得整个机构自由度为1。
3.2运动学分析模型 符号说明：绕线轴与驱动轴传动比 i 后轮半径R后轮与车子中心线的距离a 曲柄工作长度r推杆与车子中心线的距离b 前轮与后轮的距离d(1)驱动小车任意时刻绕绳轮的角速度ω 则曲炳转角dt d *=ωα (3-1)推杆推程αcos *=r l (3-2)小车移动路程dt v ds *= (3-3)(2)转向当曲柄转角为α时，摇杆转角（前轮转角）为α，则br αθcos tan *=(3-4) 解上述方程式可得θ和α的关系式 ()αθf = (3-5)(3)小车行走轨迹只有一个后轮做驱动轮时，当前轮转角为θ时，后轮转弯的曲率半径+0.075l /b /abs l /b tan dρθ=⨯（（）（））(3-6) 小车行走路程为ds 时，小车整体转角为ρβdsd =(3-7)当小车转角为β时，后轮轨迹有βcos *-=ds dx (3-8) βsin *=ds dy (3-9)(4)小车其他轮轨迹当驱动轮为左后轮A 时，此时以A 轮为参考，则在小车坐标系中 B 坐标为（2*a ，0） C 坐标为（a ，d ）在地面参考系中⎩⎨⎧**-=**-=ββsin 2cos 2a y y a x x a b a b (3-10) ⎩⎨⎧*+*-=*-*-=ββββcos sin sin cos d a y y d a x x a ca c (3-11) (5) 小车参数设定通过设定合理的参数，运用matlab 辅助仿真，可得到小车各轮子的轨迹。
在上述列出的参数中，可通过微调机构调节的参数为曲柄长度r ，通过换装零件调节的参数为轮子直径D(半径R)。
调节参数对小车主动轮轨迹的影响如下表所示。
表3.1运用matlab 分析软件，假设绳轮角速度已知（在传动比确定的条件，角速度不影响小车运动轨迹形状），设定表3.1中各参数的值，绘制小车主动轮的理想轨迹图象，直观反映上述表格内容，如图3.3所示：图3.3 小车主动轮轨迹形状变化（红色字体表示Y方向位移）理想状态下小车主动轮运动轨迹如上图所示。
但在实际运动过程中，由于小车受到各种因素的限制，导致实际运动轨迹与理想运动分析轨迹存在偏差。
而且，表中数据表明，要达到各种轨迹形状要求，必须同时调节曲柄工作长度和更换小车车轮，用于更换的轮子就有七套。
综合以上两个因素，我们采用插值方式将轮子确定为190mm﹑220mm﹑250mm﹑280mm四个尺寸。
由此可以得出结论：要得到可靠的与轨迹对应的r值和轮子大小，必须在真实条件下调试装配好的小车。
(6) 小车运动轨迹根据4中其他轮子与驱动轮的关系可以推出其他轮的轨迹函数，在matlab中绘制桩距为700mm时各轮子的运动轨迹如图所示。
图3.4小车各轮子运动轨迹Matlab程序见附录。
3.2动力学分析要实现无碳小车的运动要求是重点在运动分析中确定转弯半径r和转弯速度v转盘上小圆柱到中心的距离：15mm推杆和小车中心线的距离：50mm前轮到后轮的距离：150mm后轮直径250mm绕线轮和后轮的传动比 1：3（1） 启动阶段重物下落10F mg ma -= (3-12)即有()01a g m F -= (3-13)（m 重物质量，1F 绕绳所受拉力，0a 重物下落加速度） 重物下落时绕线轮获得一驱动力矩11r F M *= (3-14)(1F 为绳拉力，1r 为启动阶段绕线轮半径) 驱动力矩通过齿轮传动给后轮20r F M *= (3-15)（后轮等效驱动力0F ，2r 为后轮半径）由此求出小车左后轮上的等效力0F ，而这个等效力的反作用力t F 就是小车前进的驱动力，即有t F F =0 (3-16)图3.5驱动力分析在小车起动过程中，前转向轮、右后轮作为从动轮受到的总静摩擦力为1f F 。