工程训练大赛无碳小车说明及其计算.pptxVIP

无碳小车设计说明构架部分转向部分驱动部分细节说明1.构架部分 小车采用三轮结构（1个转向，2个驱动）重物落差0.5米物重1kg.2.转向 转向机构与驱动轴相连小车的转向轮周期性的摆动计算传动机构，使小车行使200厘米时，转向轮摆动一个周期。确定连杆在转盘有位置，尽量减小转向轮的摆动角度，从而使小车先驱的实际距离变大。确定初始位置与摆轮角度的关系。3．驱动 原理：绳拉力为动力。将物块下落的势能尽可能多的转换为小车的动能，进而克服阻力做功。物块在下落的过程中不可避免的要与小车发生碰撞，碰撞过程必然要有能量损失，所以要解决的问题：1下降过程中，尽可能的降低下落的速度；2在将要下降到小车时，改变转速比，使物块减速下落，进一步减少碰撞损耗。 解决方案一、小车的匀速运动过程 传输功率=转矩X角速度 ，通过一系列的齿轮，带轮，转轴产生转速比，使作用在后轮的转矩和阻尼转矩平衡，物块低速匀速下落。在后轮转轴上安放多个不同半径的带轮，微调转矩，适应不同的环境下阻力的不同。制作多套后轮，微调转矩。改变后轮时，也要相应的改变转向传动轮的大小，同时保持车身水平，适当调整前轮转轴的长度。（现场可实现） 二、小车的起始和结束过程梯形原动轮的设计实现小车的起动和物块的从低速到减速下落。减小因碰撞而损失的能量。梯形原动轮1.在起始时原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。2.起动后，原动轮半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。3.当物块距小车很近时，原动轮的半径再次变小，绳子的拉力不足以使原动轮匀速转动，但是由于物块的惯性，仍会减速下降，原动轮的半径变小，总转速比提高，小车缓慢减速，直到停止，物块停止下落，正好接触小车。 在整个过程中，重力势能完全转换为小车运动过程的损耗。使小车行进的更远.4．细节设计车身车轮轴承以减小小车重力和阻力为目的 一.命题二.设计要求三.制作要求四.比赛要求 计算分析六.结构分析一、命题主 题：无碳小车（三轮）考核内容：设计、工艺、成本分析、工程管理。作品内容：1.“无碳小车”实物作品； 2.加工制作及组装过程的视频录像（10分钟）； 3.带有徽标的载荷质量块（徽标说明）； 4.作品的设计说明书（word、.ppt 文稿）； 5.工程管理方案、加工工艺方案、成本分析方案。等二、设计要求1.驱动力：重力势能，1kg（Q235， Φ50mm*65mm ），落差高500mm； 不准使用任何其它的能量形式2.车结构：三轮，1轮导向，2轮驱动；3.转向轮：最大外径≥Φ30mm；4.配载荷：不小于400g、外型Φ60mm*20mm； 小车其它具体结构和材料选用不作要求。三、制作要求1.校内制作：自主制作全部零件。2.比赛现场制作：（进入第二竞赛环节后） 小车转向轮 （1）计算机三维造型； （2）加工制作，方法可包括： 快速成型机制作、 机床加工、 钳工方法 等； （3）组装调试。四、比赛要求预赛： 在指定赛道，比赛绕过障碍多少和行走距离。文件原文——四、比赛要求集中参赛：（与预赛的时间、地点关系？）四、比赛要求集中参赛：（与预赛的时间、地点关系？）四、比赛要求总成绩：ΦG五、计算分析力分析——小车质量P0 ，重力P0 g=地面支反力N0小车驱动力矩M=等效力偶F0×D/ 2 （小车驱动力）F0=2M/D M由G获取例如：M= G× Φ / 2= F0×D/ 2（暂不计效率） 此时 F0= G× Φ /DG=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 基本阻力(N)=P0 g w 式中：g 重力加速度；w 运行阻力系数，实验得出经验数据，约0.01。 F0 ＞ P0 (a+ g w )（注意，命题中没有运行时间要求）地面对小车摩擦阻力Ff ， Ff = P0 g × f（摩擦系数）不打滑条件F0 ＜ Ff = P0 g × fG=1kgΦG五、计算分析做功分析——设：S为小车行走距离，mm，η为小车总效率， F0 × S =G× 500mm× η 则： S =G× 500mm× η / F0 前面防滑计算得出：F0 ＜ Ff = P0 g × f可见：为了增大小车行走距离，为了避免能量损失不打滑，在保证能够驱动小车行走的前提下， F0 越小越好。 F0= G× Φ /D G=1kg五、计算分析效率分析——小车总效率η ，包括机械传动效率；能量转换效率 等部分机械传动效率见右表能量转换过程中的效率损失练习查找资料六、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；不主张遥控。能量转化机构 重力势能