(无碳小车)工程训练综与能力竞赛方案书.docVIP

“无碳小车 “无碳小车”方案书 2010/10/10 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 2.1转向轮及轨道设计 设计主体思路： 利用转向轮中心轴偏转，实现小车转向。 本方案中将分校内比赛方案和后期参考放案两种方案，校内方案目标是实现单向偏转，后期参考方案目标是实现近S形路线。 图1方案一如图1所示（为轴中心部位的半剖视图），前轮的中轴设计，成一个倾斜的角度。使其能够实现自行的绕一圆弧运动。从而实现绕开障碍物运行。方案二将采用平行连杆实现小车的转向。且以方案二为主要设计思路。 图1 前轮具体设计及轨道方案： 方案一：单向偏转设计及其对应的轨道设计。如图3（前轮剖视图）所示。其轨道设计如图2所示： 图3图2前轮设计软件采用CAXA工程制造师设计，并实现自动成型。前轮轮廓图如图4和图5： 图3 图2 图5图4 图5 图4 各参数要点经计算得出，具体如下：（前轮最大外径初步设为50mm,最大宽度设定为15.625mm）: 轨道参数： 1）.小车宽度要小于200mm； 2）.轨道半径为2500mm； 3）.行驶初始角度（相对赛道偏角）为arctan4/3（约53度）。 前轮参数：（参考图4） 1）.小车外轮最大外径50mm； 最大宽度15.625mm。 2）.图4注释制造经过：①拉伸除料→拉伸深度6.25mm→增加拔模斜度30度。②过渡→半径为1.25mm。③过渡→半径为6.25mm。④打孔→通