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无碳小车具体方案设计(终稿) 无碳小车具体方案设计 设计理念 1. 减轻小车质量，在保证小车运动稳定的前提下尽一切力量减小车 身质量，在 5J 前提下理论上可以行驶更远的距离，同时速度方面 也有相应的提高。减轻质量应该至少从两个方面入手：1）对于不 需要的结构尽量不要，比如小车地盘我们不需要一个完整的小车 地盘，甚至可以只用几根梁组合而成，这样在结构上对质量有所 减轻。2）选材上，在满足刚度要求的前提下，选择密度更小的材 料来制作，也能减轻车身质量。 2. 对车身结构的调整，主要是车身长宽量化方面，以保证小车在前 进的时候轨迹更加平滑。这样做的意义在于：1）我们可以从示意 图中看出如果调整路径后更平缓，通过想同数量障碍所行路程就 更短，小车就能跑得更远。2）小车转弯的角度更小，确保了小车 的平稳性。实现方式：对小车运行轨迹、车身的长度、宽度量化， 通过人工计算和电脑计算确定出最佳的长宽和运行轨迹。 3. 重心调制。通过在设计时候对重心的调制使小车运行平稳，转弯 的时候转矩更小。该过程仍然采用量化。在实际操作中，通过调 节附加重物，使小车的重心达到调节。 4. 设计可调小车。对于不同的场地环境，重有各种变量因素，通过 对小车的一些主要参数采用变量控制，在实际竞赛中可以更好的 适应场地，走出更好的效果。 方案设计 1. 能量转化装置：通过定滑轮将重物的重力势能转化为小车的动能， 为了让小车运行得更稳定，我们采用小传动比，让小车的转矩刚 好比摩擦力的转矩略大，使小车保持尽量低的前进速度。在低转 第 1 页第 1 页第 1 页 无碳小车具体方案设计(终稿) 速前进中，小车行进比较稳定，同时也减少了重物由于高速下落， 最后撞击车架带来的能量损失。 在实际设计中，我们采用了 i=0.4 的传动比，将小车的转矩大幅度 降低，保证其低速运动。装置简图如下： 能量转化部分、梯形轮、齿轮啮合示意图 2. 小车行进轨迹 在满足小车必须每个 1000mm 要绕过一个障碍物的前提下，我们 应该尽量减少小车的前进轨迹，因此我们认为小车行进偏离中心 线越少，其轨迹越短。如下图所示： 第 2 页第 2 页第 2 页 无碳小车具体方案设计(终稿) 显然我们知道，红色轨迹的行程大于黑色轨迹的行程。根据我们 行程效 率 ： / 1033. 25=96. 8% 行程效 率 ： / 103 1. 92=96. 9% 设计的车身宽度，以及场地限制，我们设计了如下的轨迹路线： 本方案设计小车行进轨迹 小车轨迹说明，小车在前进过程中，直接倾斜一个角度走直线， 然后到达中间一个位置之后开始转弯到下一条直线如此循环。 从理论上说，这个轨迹比上面图中两个轨迹都具有优越性，因为 两点之间直线距离最短，当然实际中因为偏离不远可能实际中差 距不会太大。 3. 转向装置的建立 根据上面提出的轨迹理论，我们要求小车每前进 2000mm 为一个 周期，也就是控制转向装置的机构只能旋转一周。另外我们确立 了小车轮子直径为200mm 。因此经过计算可得从小车驱动轴到转 向轮所用曲轴的传动比为3.2857，通过一对锥齿轮啮合，将垂直 于水平面的运动转到水平面上。使用曲柄滑块机构传输到位于小 车头部的转向装置上。我们要求小车在行进过程中，多数时间让 小车直线运动，所以我们的曲柄滑块机构传输的直线运动在一段 范围内不产生作用，并要保证在这个范围内转向轮始终保持正向。 于是我们设计了转向机构如下图所示： 第 3 页第 3 页第 3 页 无碳小车具体方案设计(终稿) 转向机构原理图 1 如上图所示，连杆拉动内滑块使滑块在外滑