无碳小车方案书无碳车方案书.docVIP

方案目录 一：任务和要求 ………………………………………………………2 命题要求部分 ………………………………………………2 自我发挥部分 ………………………………………………3 二：方案设计及论证 …………………………………………………4 转向轮及轨道设计 …………………………………………4 动力系统设计 ………………………………………………7 小车整体及外观设计 ………………………………………8 最终方案 ……………………………………………………8 三： 材料及成本分析 ………………………………………………9 小车整体材料种类 …………………………………………9 小车各部位材料选择 ………………………………………9 小车整体成本分析 …………………………………………9 四：方案总结 ………………………………………………………10 一 任务和要求 1.1命题要求部分 命题主题：“无碳小车” 竞赛命题要求： ①小车要求采用三轮结构（1个转向轮，2个驱动轮），具体结构造型以及材料选用均由参赛者自主设计完成。要求满足：①小车上面要装载一件外形尺寸为￠60×20 mm的实心圆柱型钢制质量块作为载荷，其质量应不小于750克；在小车行走过程中，载荷不允许掉落。②转向轮最大外径应不小于￠30mm。 ②给定重力势能为5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500±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动， 不允许掉落。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。 ③障碍物放置要求：每间隔1米，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒。 小车结构示意图： 小车运动轨迹示意图： 第二阶段附加要求： 参赛队，需取下小车原有的转向轮，重新制作小车的转向轮。转向轮的制作采用根据原设计图纸和竞赛组委会的指定要求，经计算机三维造型后，使用快速成型机制作、车床加工及钳工方法完成，最终完成小车转向轮的组装和调试，总加工时间为4小时左右。 成绩评定： 根据综合工程管理方案、设计方案、加工工艺方案、成本 分析方案、小车徽标设计、转向轮加工成本及质量（是否符合 图纸要求）、现场加工质量、小车前行距离及答辩成绩等得分， 经加权公式计算最终得分 1.2自我发挥部分 1）小车的前轮（即转向轮）设计。单向偏转或实现双向偏转及其转向角度的确定。 2）小车的运行轨道的设计。根据转向方案，设计出小车路程最少且位移量最大、符合命题要求的预算轨道。并确定小车的初始释放位置。 3）小车的能量转换方式。综合考虑到转换与行驶的相对关系，并尽可能的加大能量的利用率。 4）小车的前后轮设计。前轮尽量简洁，且确保自己能够用三维软件自行作出，后轮设计尽量减少与地面的摩擦。 5）小车的外观设计。在不影响小车的正常运行下，尽量减少小车自身的重量，并且要考虑到小车的整体外观。 6）成本分析。 在实现小车能够实现基本运行的情况下，充分考虑选材成本和装饰材料的取舍。 二 方案设计及论证 小车的整体设计方案如下 2.1车体选择：梯形车身设计 2.2车架材料选择： 我们经过比较认为选择尼龙板。用尼龙板做的车架比铁制车架更轻便，美观。 2.3制作无碳小车总体思路： 根据要求小车采用三轮结构 在安装时我们保证载荷均匀分布。当小车前进时，后驱动轮与前转向轮形成了三点结构。这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。为了防止小车重心的偏移，前转向轮起支撑作用。 2.4 具体设计： 本作品主要解决的难题有两个：一个是能量的转化；二是每隔一段距离要自动躲避障碍。 1、驱动部分设计 绳子的拉力作为动力。将物体的下落的势能尽可能多的转化为小车的动能，进而克服阻力做功，尽可能使车匀速运动，也尽可能使物体下落和小车的碰撞过程的能量损失最小，重物下落过程中，尽可能的降低下落的速度，在将要下降到小车上，通过改变转速比，使物块减速下落，进一步减少碰撞损耗。 方案：通过一个机构使驱动机构和重物下落机构连接，通过控制转速比来转化能量，梯形原动轴采用的设计实现小车的启动和物块的从低速到减速下落。减小因碰撞而损失的能量。 梯形原动轴的原理： 1、在起始时原动轴的转动半径较大，产生的转矩大，有利于后轮的启动。 2、启动后，原动轴的半径变小，转速则相应的提高，转矩变小，设计使其刚好能和阻力平衡，小车此阶