无碳小车越障竞赛比赛说明
工程训练大赛无碳小车说明及其计算
谢谢大家！
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.10. 2420.1 0.2419:04:1519 :04:15 October 24, 2020
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月24 日下午7 时4分2 0.10.24 20.10.2 4
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月24 日星期 六下午7 时4分1 5秒19:04:1520 .10.24
凸轮机构、连杆机构、气动装置、液动装置、电动装置
等等
但是注意：为减少效率损失，传动步骤越少越好
六、结构分析
主要考虑：能量转化机构、传动机构、转向机构、车体结构；
非常多，而且繁杂。 注意：命题中是单轮导向，不要拘泥于资料文献的各种框框，要讲究突破思维定势、 小巧灵活。能够完成单轴摆动即可。
六、结构分析
主要考虑：能量转化机构、传动机构、转向机构、车体结构；
八仙过海各显神通 注意： 1.体积不要过大，.重量要轻； 2.重心要低； 3.轮距适中，注意保持稳定性； 4.根据“神牛”结构，可不必使用差速器；
ω P
r v1 v1
vv33
2L
5
4
2
1
3
H2 差速器
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2420 .10.24Saturday , October 24, 2020
Φ
G
G=1kg
五、计算分析
力约束—— （克服运行阻力的最小值和不打滑的最大值）
克服运行阻力： 车体运行阻力包括惯性阻力和静阻力 惯性阻力（N）=P0 ×a (小车启动加速度) 静阻力一般包括基本阻力、弯道阻力、坡道阻力、气流阻力等
无碳小车设计说明书.
第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛无碳小车设计说明书参赛者:陈文李志文黄素昕指导老师：廖志良2013。
4。
1摘要第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题为“无碳小车”。
在设计小车过程中特别注重设计的方法，力求通过对命题的分析得到清晰开阔的设计思路;作品的设计做到有系统性规范性和创新性；设计过程中综合考虑材料、加工、制造成本等给方面因素。
我们借鉴了参数化设计、优化设计、系统设计等现代设计发发明理论方法；采用了PROE等软件辅助设计。
我们把小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试。
通过每一阶段的深入分析、层层把关，是我们的设计尽可能向最优设计靠拢。
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、调节部分）把小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、调节机构六个模块，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、调节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。
机械设计大赛无碳小车设计说明书
目录前言第1章、绪论 (4)1.1 参赛主题 (4)1.2 功能分析 (4)1.3 设计方法 (4)第2章、轨迹和行走机构选型与计算 (6)2.1 轨迹和行走机构选型 (6)2.2 轨迹参数计算 (7)第3章、控制机构选型与计算 (10)3.1 控制机构选型 (10)3.2 放大机构的设计 (12)3.3 凸轮的设计 (13)第4章、传动机构选型与计算 (16)4.1 传动机构选型 (16)4.2 齿轮系的设计 (16)4.2 尺寸参数校核 (17)第5章、动力机构选型与计算 (19)5.1 绕绳轮安装位置分析 (19)5.2 力分析 (20)5.3 前轮转向阻力矩的计算 (23)5.4 弹簧劲度系数的计算 (23)5.5 尺寸参数的获取 (23)5.6 质量属性参数的确定 (26)5.7 参数的计算 (27)5.8 绕绳轮最大半径的确定 (29)第6章、微调机构简介 (30)第7章、误差分析与效率计算 (31)7.1 误差分析 (31)设计误差 (31)参数误差 (31)加工与装配误差 (31)7.2 传动效率的计算 (32)动力机构效率的计算 (32)传动机构效率的计算 (33)控制机构效率的计算 (34)第8章、仿真分析 (35)第9章、综合评价与改进方案 (37)9.1 综合评价 (37)9.2 改进方案 (39)第10章、参考文献 (40)第11章、附录 (40)11.1 机构运动简图与装配图 (40)11.2 小车三维装配图与爆炸图 (42)第1章、绪论1.1 参赛主题第三届全国大学生工程训练大赛的竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。
这次竞赛包含两个竞赛项目。
第一个项目与往届竞赛相同，为小车走“S”形线路绕杆。
竞赛项目二为小车走“8”字形线路绕杆。
通过商量，我们选择的竞赛项目为项目二。
1.2功能分析根据本次竞赛规定，竞赛项目二是小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上，绕相距一定距离的两个障碍沿8字形轨迹绕行，绕行时不可以撞倒障碍物，不可以掉下球台。
无碳小车比赛规则
3.以重力势能驱动的绕S形路径行走的自行小车命题编号（HBGX2015-3）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3.1 本校制作参赛学生以小组为单位，按照竞赛命题的要求，在各自所在的学校内，自主设计，独立制作出参赛小车。
3.2集中参赛参赛队携带在本校制作完成并调试好的小车作品和关于作品的结构设计方案、工程管理方案、加工工艺方案及成本分析方案等4份报告（纸质版+电子版）参加竞赛。
报告按竞赛秘书处发布的统一格式编写。
3.3报告的评分由竞赛评审组对每个参赛队提交的方案报告进行评阅。
此项成绩编号为IA，满分30分，其中结构设计方案7.5分，工艺设计方案7.5分，成本分析方案7.5分，工程管理设计方案7.5分。
（1）结构设计报告评分（7.5分）完整性要求：小车装配图1幅（A4纸1页），设计说明书1-2页（A4）；正确性要求：传动原理与机构设计正确，选材和工艺合理；创新性要求：有独立见解及创新设计思想；规范性要求：图纸表达完整，标注正确；文字描述准确、清晰。
无碳小车--四川省竞赛竞赛规则
第二届四川省大学生工程训练 综合能力竞赛
2013.01.18-20 绵阳
参赛指南
主办单位：四川省教育厅 承办单位：西南科技大学
竞赛组织结构
目录
报道信息
竞赛日程
省赛命题及规则
省赛裁判工作流程及步骤
省赛流程
选拔赛命题及规则
选拔赛流程
竞赛场地
校园地图
竞赛组织结构
竞赛组委会下设： 裁判组：负责对比赛环节进行评分。 仲裁组：负责受理比赛过程中出现的申诉并进行仲裁 监督组：负责对竞赛过程中的各项评判、评审、仲裁评分工作实行监
6 IA ＝20 - ---------------- ×（本队名次- 1）
项目 I 参赛队数-1
3.4 现场竞赛 3.4.1 第一竞赛环节(满分为 80 分，起评分为 50 分)
携带在本校制作完成的作品，在集中比赛现场，加载由竞赛组委会统一提供 的势能重块（￠50×65 mm 普通碳钢，质量为 1Kg），在指定的赛道上（木质地板） 进行比赛，赛道宽度为 2 米，赛道边界线是 25*38mm 矩形钢管。出发端线距第一 个障碍及障碍与障碍之间的间距均为 1 米。小车出发时不准超过出发端线和赛道 边界线，小车位置及角度自定，每队有 2 次机会，计算时取 2 次成绩中的最好成 绩。
6iia20本队名次1项目ii参赛队数144现场竞赛441第一竞赛环节满分为80分起评分为50分携带在本校制作完成好的作品在集中比赛现场使用大赛组委会统一提供的势能重块5065mm普通碳钢质量为1kg在半张标准乒乓球台长1525mm宽1370mm的上绕放置在中线上相距不小于300mm距离具体距离自定的2个障碍物沿8字形轨迹绕行出发点自定绕行时不可以撞倒障碍物不可以掉下球台势能重块在整个绕行过程中不允许掉落
重力小车——精选推荐
重⼒⼩车
⽆碳⼩车越障竞赛
竞赛说明：
就本届竞赛命题为“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。
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。
⽐赛要求：
(1)报到时提交参赛作品的结构设计⽅案、⼯程管理⽅案、加⼯⼯艺⽅案及成本分析⽅案共4个⽂件（分别提交纸质版⽂件⼀式2份、电⼦版⽂件1份），⽂件按本竞赛秘书处发布的统⼀格式编写。
(2) 提交1份3分钟的视频，(格式要求：MPEG⽂件，DVD-PAL 4:3，24位，720 x576，25 fps，⾳频数据速率448 kbps杜⽐数码⾳频
48KHz)，视频的内容是关于本队参赛作品赛前设计及制作过程的汇报及说明。
(3) 提交PPT⽂件1份，内容是阐述⼩车的设计、制作⽅案说明及体会。
报名⽅式：
1、3⼈1组，⾃⼰组队，由班级学委统⼀交到装备本121杨凯翔⼿中
2、报名截⽌⽇期：6⽉19⽇
咨询找杨凯翔,电话186********。
无碳小车
4、设计性能评估
四个方面对设计进行了为什么这样和具体怎样的分析说明，配合装配图展示了小车的设计方案，最终得到小车在理论情况下可以走6次8字的结果。
一、设计要求
1.1
本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。
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运行装置，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。工程管理能力项要求综合考虑材料、加工、制造成本等各方面因素，提出合理的工程规划。设计能力项要求对参赛作品的设计具有创新性和规范性。制造工艺能力项要求综合运用加工制造工艺知识的能力为主。成本分析项要求能够估算各种方案的成本，并寻找性价比最优的方案。
2.5
行走机构即为三个轮子，轮子又厚薄之分，大小之别，材料之不同需要综合考虑。
对于相同的材料 为一定值。由式①可知轮子越大小车受到的阻力越小，因此能够走的更远。但由于加工问题材料问题安装问题等等具体尺寸需要进一步分析确定。
下面我们讨论驱动轮的设计方案，如果后轴两端的车轮都设计为驱动轮，也就是说把两端的后轮都与后轴固装为一体，这样的话小车只能直行，而不能转弯。因为转弯时，内侧车轮走过的距离短，外侧车轮走过的距离长。为了适应转弯行驶的需要，只能将小车的一个前轮与驱动轴固装为一体，使其成为驱动轮；而另一个前轮则是通过轴承浮套在驱动轴上，它可以再后轴上自由的转动，这个车轮只起到承重的支撑作用，称之为承重轮。
二、功能执行设计方案
通过对小车的功能分析小车需要完成重力势能的转换、驱动自身行走、自动避开障碍物。为了方便设计这里根据小车所要完成的功能将小车划分为五个部分进行模块化设计（车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构）。设 为重物的质量， 为重物下落的距离， 为小车受到的摩擦力， 为小车驱动轮的半径， 为小车前进的距离， 为小车受到的驱动力矩， 为小车受到的支持力， 为车轮形变造成的支持力相对转轴的偏移。则平衡状态时对轮心取矩得：
无碳小车越障竞赛能力培养的研究
无碳小车越障竞赛能力培养的研究引言无碳小车越障竞赛是一项富有挑战性和创新性的比赛，旨在通过设计和制作无碳小车，培养参赛者的创新能力、团队合作能力和工程实践能力。
本研究将探讨无碳小车越障竞赛对参赛者能力培养的影响，通过对相关比赛的参赛者进行问卷调查和实际观察，分析无碳小车越障竞赛对参赛者创新能力、团队合作能力和工程实践能力的培养作用，为青少年科技教育的发展提供参考和借鉴。
一、无碳小车越障竞赛概述无碳小车越障竞赛是一项利用无碳动力源（如太阳能电池板）制作小车，搭载传感器和控制系统，实现自主避障和完成赛道竞速的比赛。
参赛者需要自行设计和制作无碳小车，并搭载传感器，通过编程和控制系统实现对小车的控制和驾驶。
比赛分为预赛和决赛两个阶段，预赛中，小车需要通过设定的障碍物赛道，并在规定时间内完成任务，决赛中，小车需要在更加复杂的赛道中进行竞速。
该比赛旨在培养参赛者的创新能力、团队合作能力和工程实践能力，是一项富有挑战性和教育意义的比赛。
二、无碳小车越障竞赛对创新能力的培养无碳小车越障竞赛要求参赛者自行设计和制作小车，并搭载传感器和控制系统，通过编程实现对小车的控制。
这一过程需要参赛者充分发挥自己的创新能力，设计出结构合理、功能完善的无碳小车。
参赛者需要充分了解各种传感器和控制系统的原理和功能，针对赛道的特点和难点进行合理的设计和编程。
在比赛过程中，参赛者还需要不断优化和改进自己的设计和编程方案，以应对赛道上的各种变化和挑战。
通过参与无碳小车越障竞赛，参赛者的创新能力得到了有效的培养和提升。
无碳小车越障竞赛是一项团队合作性很强的比赛，参赛者需要在团队中分工合作，共同完成小车的设计、制作和调试工作。
在比赛过程中，团队成员需要密切配合，充分发挥各自的专长，共同解决各种技术和操作问题。
在比赛前期，团队成员需要进行充分的讨论和规划，确定小车的整体设计方案和分工计划；在比赛中，团队成员需要紧密配合，及时调整和改进自己的工作，以应对比赛中的各种情况。
无碳小车越障竞赛比赛说明[范文模版]
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无碳小车越障竞赛比赛说明[范文模版]第一篇：无碳小车越障竞赛比赛说明[范文模版]无碳小车越障竞赛比赛说明1.竞赛主题本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。
要求经过一定的前期准备后，在比赛现场完成一台符合本命题要求的可运行的机械装置，并进行现场竞争性运行考核。
每个参赛作品需要提交相关的设计、工艺及创业企划书3个文件及长度为3分钟的关于参赛作品设计及制作过程的汇报视频。
2.竞赛命题本届竞赛命题为“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1.1为小车示意图。
图1.1 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。
其中一轮为转向轮，另外二轮为行进轮，允许二行进轮中的一个轮为从动轮。
具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。
3.竞赛安排每个参赛队由3名在校本科大学生组成。
3.1 本校制作参赛队按本竞赛命题的要求，在各自所在的学校内，自主设计，独立制作出一台参赛小车。
3.2 集中参赛1)携带在本校制作完成的小车作品参赛。
2)报到时提交参赛作品的结构设计方案、加工工艺方案及创业企划书共3个文件（分别提交纸质版文件一式2份、电子版文件1份），文件按本竞赛秘书处发布的统一格式编写。
3)提交1份3分钟的视频，(格式要求：MPEG文件，DVD-PAL 4:3，24位，720 x576，25 fps，音频数据速率 448 kbps杜比数码音频 48KHz)，视频的内容是关于本队参赛作品赛前设计及制作过程的汇报及说明。
无碳小车设计说明书
北华航天工业学院第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛无碳小车设计说明书参赛者：夏洪伟孙传远肖洋指导老师：***第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛无碳小车设计说明书参赛者：夏洪伟、孙传远、肖洋指导老师：***目录第1章方案设计..................................................................................................... - 1 -1.1 车架................................................................................................................ - 3 -1.2 原动机构...................................................................................................... - 3 -1.3 传动机构...................................................................................................... - 4 -1.4 转向机构........................................................................................................ - 7 -1.5 行走机构........................................................................................................ - 9 -1.6 微调机构........................................................................................................ - 9 -第2章技术设计................................................................................................... - 11 -2.1运动学分析模型........................................................................................... - 11 -2.2参数确定....................................................................................................... - 13 -2.3零部件设计................................................................................................... - 13 -附录................................................................................................................... - 15 -第1章方案设计通过对小车的功能分析，“无碳小车越障竞赛”通常主要由车体、能量转换、传动和转向等部分组成。
劳动技能与智能设计大赛无碳小车须知
劳动技能与智能设计大赛无碳小车须知以劳动技能与智能设计大赛无碳小车须知为标题一、比赛背景近年来，全球变暖日益严重，碳排放成为全球关注的焦点。
为了提倡环保意识，加强对智能设计的研发与应用，劳动技能与智能设计大赛特别举办了无碳小车设计比赛。
本次比赛旨在通过参赛者的创意和智能设计，推动可持续发展，并为环保事业贡献力量。
二、比赛要求1. 设计目标：参赛者需设计一辆无碳小车，能够以最低的碳排放量完成指定任务。
2. 动力系统：小车的动力系统需要采用无碳能源，例如太阳能、风能等。
3. 材料选择：参赛者需选择环保材料进行制作，尽量减少对环境的影响。
4. 减少能耗：小车需要具备优异的能源利用效率，尽量减少能耗。
5. 安全性考虑：设计时需考虑小车的安全性，确保不会对参赛者和观众造成伤害。
三、参赛者须知1. 参赛资格：本次比赛面向所有对劳动技能和智能设计感兴趣的人员，不限年龄、性别、职业等。
2. 报名方式：参赛者需在规定时间内完成在线报名，并提交设计方案和相关资料。
3. 设计方案要求：设计方案需要包括小车的结构设计、动力系统设计、材料选择等详细内容，并注明无碳能源的应用方式与效果。
4. 创意与创新：参赛者可在设计中发挥创意和创新，但需确保设计方案的可行性和实用性。
5. 作品提交：参赛者需按照要求将设计方案和相关资料提交至指定邮箱，并在邮件中注明参赛者姓名、联系方式等信息。
6. 作品保密：参赛者的设计方案和相关资料将被严格保密，不会被用于商业目的。
7. 评审标准：评审将根据小车的无碳能源应用效果、能源利用效率、环保材料的选择等进行评定。
8. 奖项设置：本次比赛将设一、二、三等奖，同时设立最佳创意奖、最佳设计奖等特别奖项。
9. 比赛规则：参赛者需在规定时间内完成设计并提交作品，不得迟交。
评审结果将在指定时间内公布。
10. 免责声明：参赛者需明确知晓比赛过程中的风险，并自愿承担由此可能产生的责任和风险。
四、比赛意义1. 推动可持续发展：本次比赛通过倡导无碳能源的应用，促进了可持续发展理念的传播和实践。
无碳小车DOC
第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛无碳小车设计说明书参赛者：--- ---- ---指导老师：---2014-9-23摘要第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题为“无碳小车越障竞赛”。
要求小车在重力势能的作用下能够完成行走、转向和绕过障碍物。
小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试。
通过各个阶段的设计，实践，修改，最终使的小车的性能达到预定要求。
方案设计阶段我们把小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构。
其中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、转向机构采用连杆。
技术设计阶段我们通过运动学分析、动力学分析、灵敏度分析等。
确定出了小车的具体参数。
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、成本等得出最优的尺寸。
小车所用的零件大多是标准件、可以直接购买，除了部分加工精度要求高需要特殊加工外，其他的都可以通过手工加工出来。
调试过程通过微调等方式改变小车的参数，在试验的基础上验证小车的运动规律并且确定小车最优的参数。
关键字：无碳小车微调机构灵敏度分析目录摘要 (2)一绪论 (4)1.1本届竞赛命题主题 (4)1.2小车功能设计要求 (5)1.3小车整体设计要求 (5)1.4小车的设计方法 (5)二方案设计 (6)三技术设计 (6)3.1建立数学模型及参数确定 (6)3.1.1能耗规律模型 (6)3.1.2运动学分析模型 (9)3.1.3动力学分析模型 (14)3.1.4灵敏度分析模型 (16)3.1.5参数确定 (17)3.2零部件设计 (18)3.3整体设计 (20)3.3.1整体装配图 (20)3.3.2小车运动仿真分析 (21)四小车制作调试及改进 (22)4.1小车制作流程 (22)详见工艺分析方案报告 (22)4.2小车调试方法 (22)4.3小车改进方法 (22)五评价分析 (23)5.1小车优缺点 (23)5.2自动行走比赛时的前行距离估计 (23)5.3改进方向 (23)六参考文献 (23)七附录 (24)7.1装配图 (24)7.2耗能分析程序 (28)7.3运动学分析程序 (29)7.4动力学分析程序 (31)7.5灵敏度分析程序 (33)一绪论1.1本届竞赛命题主题本届竞赛命题主题为“无碳小车越障竞赛”。
无碳小车比赛规则
3.以重力势能驱动的绕S形路径行走的自行小车命题编号（HBGX2015-3）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（￠50×65mm，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3.1 本校制作参赛学生以小组为单位，按照竞赛命题的要求，在各自所在的学校内，自主设计，独立制作出参赛小车。
3.2集中参赛参赛队携带在本校制作完成并调试好的小车作品和关于作品的结构设计方案、工程管理方案、加工工艺方案及成本分析方案等4份报告（纸质版+电子版）参加竞赛。
报告按竞赛秘书处发布的统一格式编写。
3.3报告的评分由竞赛评审组对每个参赛队提交的方案报告进行评阅。
此项成绩编号为IA，满分30分，其中结构设计方案7.5分，工艺设计方案7.5分，成本分析方案7.5分，工程管理设计方案7.5分。
（1）结构设计报告评分（7.5分）完整性要求：小车装配图1幅（A4纸1页），设计说明书1-2页（A4）；正确性要求：传动原理与机构设计正确，选材和工艺合理；创新性要求：有独立见解及创新设计思想；规范性要求：图纸表达完整，标注正确；文字描述准确、清晰。
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无碳小车越障竞赛比赛说明
1.竞赛主题
本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。
要求经过一定的前期准备后，在比赛现场完成一台符合本命题要求的可运行的机械装置，并进行现场竞争性运行考核。
每个参赛作品需要提交相关的设计、工艺及创业企划书3个文件及长度为3分钟的关于参赛作品设计及制作过程的汇报视频。
2.竞赛命题
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1.1为小车示意图。
图1.1 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。
其中一轮为转向轮，另外二轮为行进轮，允许二行进轮中的一个轮为从动轮。
具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。
3.竞赛安排
每个参赛队由3名在校本科大学生组成。
3.1 本校制作
参赛队按本竞赛命题的要求，在各自所在的学校内，自主设计，独立制作出一台参赛小车。
3.2 集中参赛
1)携带在本校制作完成的小车作品参赛。
2)报到时提交参赛作品的结构设计方案、加工工艺方案及创业企划书共
3个文件（分别提交纸质版文件一式2份、电子版文件1份），文件
按本竞赛秘书处发布的统一格式编写。
3)提交1份3分钟的视频，(格式要求：MPEG文件，DVD-PAL 4:3，
24位，720 x576，25 fps，音频数据速率448 kbps杜比数码音频
48KHz)，视频的内容是关于本队参赛作品赛前设计及制作过程的汇报
及说明。
4)提交PPT文件1份，内容是阐述小车的设计、制作方案说明及体会。
3.3 方案文件要求
1）结构设计方案文件
完整性要求：小车装配图1幅、要求标注所有小车零件（A3纸1页）；
装配爆炸图1幅（所用三维软件自行选用，A3纸1页）；
传动机构展开图1幅（A3纸1页）；
设计说明书1-2页（A4）。
正确性要求：传动原理与机构设计计算正确，选材和工艺合理。
创新性要求：有独立见解及创新点。
规范性要求：图纸表达完整，标注规范；文字描述准确、清晰。
2）工艺设计方案文件
按照中批量（5000台/年）的生产纲领，自选作品小车上一个较复杂的零件，完成并提交工艺设计方案报告（A4，2－3页）。
要
求采用统一的方案文件格式。
3）创业企划书
按照中批量（5000台/年）对作品小车产品做创业企划书（A4，3－4页），内容包括工艺成本核算、生产成本分析以及综合成本分
析，还包括市场预测分析、人力资源和工程管理可行性综合分析等。
要求创业企划设计目标明确，文件完整，测算合理，表达清楚。
采
用统一的方案文件格式。
4.竞赛项目
4.1 复赛“8”字型赛道避障行驶竞赛
竞赛场地在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上，有3个障碍成“L”形放置，“L”形的长边在球台的中线上，（放置球台时“L”
形的长边平行主看台方向，短边垂直且远离主看台），经现场公开抽签，在400～500mm范围内产生“L”形的长边值，在300±50mm范围内产生“L”形的短边值。
小车需绕中线上的两个障碍物按“8”字型轨迹运行，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1.3。
图1.2 “8”字型赛道竞赛所用乒乓球台及障碍设置图
参赛时，要求小车以“8”字形轨迹交替绕过中线上2个障碍，保证每个障碍在“8”字形的一个封闭环内，同时不碰倒第3个障碍。
每完成1个“8”字且成功绕过2个障碍，得12分。
各队使用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。
4.2 决赛小车避障行驶竞赛
依据复赛小车避障行驶竞赛中所得成绩进行排名,并抽取若干支排名靠前的队伍组成甲组，其他队伍组成乙组，分别再次进行决赛小车避障行驶竞赛，规则同4.1，4.2。
4.3 参赛徽标的设计及3D打印制作
甲组队伍中，由1名参赛队员参与竞赛；经抽签，按照大赛统一规定要求，在计算机上设计3D打印图样，绘制出图样的零件图，零件图上需标示出配合尺寸公差，并用3D打印制作出来。
本项内容应在规定时间内完成，违规减分，逾时不能进入后续比赛。
本项内容在规定时间内完成得满分，违规或延时完成者减分，不能完成者不得分。
4.4 方案评审
由方案评审组对每个参赛队提交的方案文件进行评阅，此环节满分50分，其中结构设计方案15分、加工工艺方案15分、创业企划书20分。
5.奖项分配
按不同参赛项目计算各队总成绩，按各项成绩之和由高到低，设一、二、三等奖，一等奖30%，二等奖30%，其余为三等奖、优秀奖和无奖。
北京工业大学工程训练中心
2018年5月16日。