无碳小车工程训练综和能力竞赛方案书

“无碳小车”方案书

2010/10/10

方案目录

一：任务和要求 (2)

1.1命题要求部分 (2)

1.2自我发挥部分 (3)

二：方案设计及论证 (4)

2.1转向轮及轨道设计 (4)

2.2动力系统设计 (7)

2.3小车整体及外观设计 (8)

2.4最终方案 (8)

三：材料及成本分析 (9)

3.1小车整体材料种类 (9)

3.2小车各部位材料选择 (9)

3.3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。

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。

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：

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1 图2 图3

图4 图5

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→通孔→直径18.75mm。

3）.中轴孔经打孔→孔型→小径1.25mm,大径1.5625mm，通孔。（以50mm最大外径，大经比小径宽0.3053mm）。

设计小结：

该方案设计中，小车最大有效位移约为4000mm，可能还有出界的扣分。在初步比赛中，可以先用偏转前

轮实现类似的效果，前轮放置如图6所

示。前轮的安放转角与上述计算角度一

样。

图6 方案二：近S形偏转设计及其轨道设计。轨道设计如图7所示：

图7

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所示

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）.小车宽度不易过宽，设定为180mm。

2）.每个旋转弧行驶距离为1000mm—1100mm(符合小车宽

度)。转弯角度为arctan1/5（约11.3度）。

前轮参数：

1）.小车外轮最大径50mm；最大宽度15.625mm。

2）.图4制造过程与注释与方案一类同。

3）.中轴实现过程，选择

形孔，其外径为2.2mm。

前轮转向的实现方案设计（初步设计）

a.转向距离设定：

本方案设计中小车动力转变将经过发条盒带动大齿轮，再带动安装在小车后轮上的小齿轮实现小车的驱动（详见动力系统设计）。大齿轮设计时，除了提供小车行驶的能量，还将提供改变方向的能量。

如下图8所示，当大齿轮每旋转一周，就改变一次方向，这时初步设定后轮最大外径为60mm.

则后轮每旋转一周行驶距离为：2*3.14159*30=188.4954mm

为实现大齿轮旋转一周至少行驶1000mm的距离，如果定小齿轮

旋转的周数为设定为 5.3周，则行驶距离为：188.4954*5.3=999.02562mm.

所以可以设定大齿轮与小齿轮的齿数比53:10。

b.转向结构设计：如图8。

采用平行连杆，轮流经过大齿轮的凸起处，

从而直接带动前轮的中轴，改变其行驶方向。设计

中，将采用前轮中轴平行于平行连杆固定轴。从而

实现连杆固定轴转角与前轮转角一致，如图9，设

置连杆固定轴宽度为10mm ，则大齿轮推动平行连杆

的距离仅为1mm ，故可以实现，且能减少能量消耗。 设计小结:

该方案设计中，前轮的制造工序简单。前轮的安装与卸载可能比较繁琐，可以考虑将前轮中轴分段制造，以减少安装与卸载的程序。实际制造中，转向的具体参数设计需要实际实验才能最终定论。该方案为本组主要设计方案。

2.2 动力系统设计

设计主体思路：首先利用发条将重力势能转化成弹性势能，再利用发条能较稳定的能量释放特性，经过齿轮转变带动后轮驱动小车 的前进。

理论计算数据：以网上木材—钢间滚动摩擦系数（最大）0.04，小车整体重量为2KG ，能量用5J 计算可以得到运行最大距离为6250mm ，但实际运行中，摩擦系数没有0.04，能量运用率无法达到100%，相互抵消与否需要实验数据说明。

小车动力系统图如下图10所示：

图8 图9

图10

如图10所示，重物经过滑轮，与发条相连接，发条轴与大齿轮中心轴相连，大齿轮带动小齿轮实现后轮的驱动。该过程依能量的转换分为两个阶段，具体如下：

a.势能转化为弹性势能：

首先，释放重物，由于发条处于反向转动，不影响小车静止。当重物下落到接近小车上方由于弹性势能的加大，重物速度将会减慢。此时，借助磁铁的吸引力，将放在底板上的撞针压下，同时固定住重物。撞针的另一端连接发条的固定针，使发条处于瞬间弹性最大值状态。

b.弹性势能转化为小车动能：

当发条固定针将发条固定，此时，发条开始释放弹性势能，同时带动大齿轮转动，再经过小齿轮带动后轮（小齿轮中心套在后轮连杆上）。各参数如下：

1）.物体下落高度为500mm；

2）.重物能够在无磁铁的情况下恰好接触底板，以保证“不使用其他形式的能量”（“恰好”即速度基本为零，以减少能量的损耗）；3）.重物接触底板后要保证发条处于恰饱和（最佳状态）或要饱和状态，确保能量的最大转换。

设计小结：

该方案设计中，对发条的要求较高，但可以较平稳的使用法条中的能量，除去了重物下落的摇摆问题，同时可以实现小车的稳定转向。

2.3小车整体及外观设计(初步设计)

小车底板设计：小车底板宽度180mm，总长度300mm，前半部分

采用等腰梯形，上底100mm，下底180mm，高

100mm，后半部分为矩形设计长为200mm，宽度

为180mm。底板厚度3mm。

重物支撑架设计：采用长度为600mm，宽度50mm，厚度为3mm中

部为空的塑料板，另外重物支撑架两边用两根长

度为300mm的塑料棒支撑。

转向装置设计：转向连杆统一采用直径1mm的硬质铝棒，中轴采

用钢棒。转向轮位于小车中轴线上，转向轮轴线

与前底板相距30mm。转向轮外径为50mm，最大

宽度15.625mm。

后轮驱动设计：后轮外径60mm，宽度为10mm，两轮中轴线离后

底板30mm，采用嵌入式放置，小齿轮位于两后

轮连线中心处。

外观设计：外观标幅以学校标志为主。注重不同颜色涂漆的

结合使用。

载物放置：放与小车中前部，使其同时起到平衡小车的作用。

2.4最终方案

本次方案设计中，分初次比赛用车和后期比赛用车（如果许可，可以直接用后期设计方案），前后用车主要不同处在于前轮转向及轨道设计，与费用不产生太大影响，但是方案二为我组主要设计方案。能量系统设计，以经发条实现二次转换为主，但也有备用方案。备用方案仅做意见保留。

三：材料及成本分析

3.1小车应用材料种类：

塑料硬质铝磁铁钢柱细线

3.2小车整体材料种类

本次方案中主要材料种类如下：

小车底板及重物支撑架：塑料为主.

后轮设计：塑料为主（成品设计）。

前轮（前期）：硬质铝。

齿轮：塑料（成品设计）。

重物下落固定物：磁铁。

连杆等：硬质铝。

前后轮中轴：钢。

装饰：塑料为主。

无碳小车说明书完

无碳小车 设计说明书 2011-5-20

目录 一：摘要;：……………………………………………… 二：引言：……………………………………………… 三：任务和要求……………………………………………… 3.1设计思路……………………………………………… 3.2基本原理……………………………………………… 四：方案设计及论证……………………………………………… 4.1机械方案设计……………………………………………… 4.1.1传动系统……………………………………………… 4.1.2转向系统......................................................4.2工艺方案设计 (7) 4.3小车整体及外观设计 (8) 4.4最终方案 (8) 五：材料及成本分析 5.1小车整体材料种类 (9) 5.2小车各部位材料选择 (9) 5.3小车经济成本分析 (9) 六：参考文献……………………………………………… 七：无碳小车徽标………………………………………………

摘要 是依据竞赛命题主题“无碳小车”，提出一种“无碳”方法，带动小车的运行，即给定一重力势能，根据能量转换原理，设计了一种可将该重力势能转化为机械能并用来驱动小车行走的装置。该自行小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物（每间隔1米，放置一个直径为20mm，高为200mm的弹性障碍圆棒）。此模型最大的特点是将重力势能转化为齿轮的转动，进而根据大小齿轮的粘合带动驱动轮和转向轮，从而按照规定的路线完成任务。本文将对无碳小车模型的设计过程，结构功能特点等进行详细的介绍。 关键词：无碳小车齿轮粘合驱动轮转向轮安全高效方便灵活创新理念。

第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题及规则

第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题及规则 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、成本分析和工程管理4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为小车示意图。 图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。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名在校本科大学生和1名指导教师及1名领队组成，参加校、省及全国竞赛。 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。允许为参赛小车命名，并在参赛小车上制作标识。 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、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。 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）。

S型无碳小车-结构设计方案

S型无碳小车-结构设计方案

第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛（广西赛区） The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition（Guangxi Division） 结构设计方案Structure Design Scheme 编 号 （此栏由赛务 工作人员填写） 第一幅照片（小车正面） （注意照片的放置方向与页面方向一致， 照片上不允许出现参赛学校信息，阅后删除。）

第二幅照片（小车侧面） （注意照片的放置方向与页面方向一致， 照片上不允许出现参赛学校信息，阅后删除。） 装 学校名称：

第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛（广西赛区） The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition（Guangxi Division） 结构设计方案Structure Design Scheme 参赛项目 S 1、设计思路 1.根据比赛要求，为使无碳小车达到绕桩前进的目的，无碳小车应实现两个功能：重力势能转换为小车的动能和转向轮周期性的转向。小车结构有原动机构、传动机构、转向机构、微调机构与车身及其他辅助零件。原动机构的作用是将重锤的重力势能转化为小车前行的驱动力，能实现这一功能的方案有多种，但就效率和简洁性来看绳轮最优。传动机构要求能量损耗少、传动比精确，故优先选用齿轮机构。转向机构要求控制精度高、摩擦损失小，选用空间曲柄摇杆机构。微调机构是小车柔性的体现，调整它能使小车能够适应不同的障碍物间距，无碳小车的微调主要体现在对曲柄长度和连杆长度的微调。为减轻车身质量同时保证小车刚度要求，小车采用铝板作为底板材料，上面安装轴承座以支撑输入轴、驱动轴、吊挂重物的立杆等，小车转向轮的支撑架也固定在底板上。 2..通过计算并确定两齿轮的的传动比i，并实现小

第五届工程训练大赛说明教学教材

第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛 （合肥赛）命题说明及赛项安排 1.竞赛命题 本届竞赛命题为“重力势能驱动的自控行走小车越障竞赛”。 自主设计一种符合本命题要求的小车，经赛场内外分步制作完成，并进行现场竞争性运行考核。 本题目是在往届工程训练综合能力竞赛无碳小车命题基础上的修改，保留了重力势能驱动行进的特点，增加了自主寻迹避障转向控制功能，为此赛道也有所变化。 2.命题要求 小车：三轮结构，其中一轮为转向轮，另外二轮为行进轮，(要求2个行进轮用1.5-2mm厚度的钢板制作或用3D打印制作)，允许二行进轮中的一个轮为从动轮。小车应具有赛道障碍识别、轨迹判断及自动转向功能和制动功能，这些功能可由机械或电控装置自动实现，不允许使用人工交互遥控。如图1。 小车行进所需能量：只能来自给定的重力势能，小车出发初始势能为400mm 高度×1Kg砝码质量，竞赛时使用的同一规格标准砝码（钢制￠50×65mm）。若使用机械控制转向或刹车，其能量也需来自上述给定的重力势能。 电控装置：主控电路必须采用带单片机的电路，电路的设计及制作、检测元器件、电机（允许用舵机）及驱动电路自行选定。电控装置所用电源为5号碱性电池，电池自备，比赛时须安装到车上并随车行走。小车上安装的电控装置必须

确保不能增加小车的行进能量。 图1小车示意图赛道： 备选方案一：赛道总长度 30米，直线赛道，道面宽度1.2米。 备选方案二：赛道宽度1米，形成长15米宽约2米（不计赛道边缘道牙厚度）的环形赛道，其中两直线段长度为13米，两端外缘为曲率半径为1米的半圆形，中心线总长度约29.14米，见图2。 图2赛道示意图 赛道边缘设有高度为80mm的道牙挡板。赛道上间隔不等（随机）交错设置多个障碍墙，障碍墙高度约80mm，相邻障碍墙之间最小间距为1米，每个障碍墙从赛道一侧边缘延伸至超过中线100—150mm。 在直赛道段设置有1段坡道，坡道由上坡道、坡顶平道和下坡道组成，上坡转向驱动控制模块

8字无碳小车工程管理设计报告

第三届全国大学生无碳小车越障竞赛
工程管理设计报告
总 3 页 产品名称 零件名称
第 1 页 无碳小车
编号： 生产纲领 生产批量
500 台/年 42 台/月
1、工程管理方案概述
为实现安全、文明生产，保证按期供货，降低总成本，提高经济效益，对无碳小车的生产进行了工程管理设计。 装 年生产 500 台无碳小车，属中批量生产。无碳小车的大部分零件属于中高精度，必须保证每个零件的加工精度。通过相应的工程管理，使同种 零件应具有互换性、可靠性。例如：前轮支撑架等零件的生产工艺主要包括：车削、铣削和钳工修整。 生产过程中需要的一些标准件，如：轴承、螺钉、齿轮等外购。金属模铸造和热处理等工艺外协加工，其它工序及总装自主完成。
2、生产过程组织
①生产过程空间组织设计： 学校名称：扬州大学 针对无碳小车按每月 42 台的生产方式，综合考虑生产组织柔性，按工艺原则布置设施。无碳小车的生产工艺主要包括车、铣、线切割、钳。 ②生产过程时间组织设计： 订 根据无碳小车的主要零件的工艺特点，结合生产空间的布置原则，生产过程的时间组织选择顺序移动的方式。
3、主要设备资源配置
①确定生产节拍：无碳小车月产 42 台，按照一个月工作 22 天，每天一班工作 8 小时，时间利用率设为 90%，计算该零件的生产节拍为： r=Fe/N=(F0×g)/N=22×8×90%×60/42=226min/台 其中，r—节拍，Fe—计划期有效工作时间，N—计划期制品产量，F0—制度工作时间，g—时间有效利用系数。 ②确定流水线生产设备数量：针对无碳小车的主要加工件，由中批量生产工艺过程卡片得知，CD6140 车削加工工时 T1 为 59min，铣削加工工 线 时 T2 为 76min，钻床加工工时 T3 为 32min。生产的设备数为： H 普车 =T1/r=59/226=0.26； H 铣 =T2/r=51/226=0.23； H 钻=T3/r=32/226=0.14 因此，无碳小车零件加工成组流水生产线需要 CD6140 普通车床、普通铣床、台钻各 1 台。
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无碳小车制作方案

无碳小车制作方案 摘要 第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛的命名主题是“无碳小车”。设计过程特别注重设计方法，对制作过程的材料选择，加工难度和成本也有更高要求。我们综合运用参数化设计，数控加工等先进设计加工方法，采用SOLIDWORKS，CREO等软件配合制作。 我们把小车的制作分为材料选择，制作加工和装配三个过程。将每个过程独立分析又联合考虑，通过学习提升加工人员综合素质、充分利用已有资源，层层把关，降低加工难度，加工误差，缩短时间和减少制作成本，一步步向最优的制作方案靠近。 根据制作方法，我们将零件分为标准件和非标准件两种。为了制作过程更加容易完成，设计过程尽量使用标准件，然后购买。非标准件将由参赛者加工完成。 关键字：参数化设计数控加工标准件非标准件 一、材料选择 1.1小车零件 标准件：M4×12盘头螺钉和配套螺母、M8螺母、H8×M5*36+10隔离螺柱6个、1M-20齿齿轮1个、1M-80齿齿轮1个、M8立式KP08轴承座5个、卧式轴承座1个、导向轮、顶滑轮

非标准件：底板、后轮2个、后轮轴1个、大齿轮轴1个、转片1个、转片轴、连架杆2个、微调螺杆1个、前摇杆1个、车顶1个、载重物板、撑杆3个、连杆1个 1.2现有设备 立式升降台铣床、立式数控加工中心、数控车床、数控铣钻床、万能外圆磨床、数控铣床、台虎钳、锯、刻度尺 1.3非标准件材料选择 市场上常用的机械材料有铸铝合金、铝合金、碳钢、铸铁、有机玻璃、合金钢等等。从材料的成本和加工程度考虑，就数铝合金和亚克力板（有机玻璃）最好。 铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性，导热性和抗腐蚀性。亚克力板具有较好的透明性，化学稳定性，力学性能和耐候性，易加工，外观优美，价格低廉等特点。 通过上述分析，理应选择亚克力板，但是机电实验中心现有设备限制，在事件加工过程中，亚克力板的加工容易裂，无法满足要求。综上所述，非标准件的材料统一采用铝合金。 二、加工制作 2.1底板、后轮、转片、车顶、前摇杆和载物板的加工 材料：铝合金 软件：SOLIDWORKS、CREO 设备：立式数控加工中心、万能外圆磨床 过程：将零件文件从SOLIDWORKS转换格式在CREO打开→转换成计算机编程语言→导进加工中心计算机→替换合适刀具→选择刀具进给路径，速度，方式→开始加工 注意的是，数控机床的控制还包括机床的启动、关闭；主轴的启停，旋转方向和转速的变换，冷却液的起、关闭等。后轮在数控加工完后，应该使用万能外圆磨床磨平轮的外圆面，操作步骤遵循磨床的操作流程。 2.2后轮轴、大齿轮轴、转片轴、连架杆、微调螺杆、连杆和撑杆的加工： 材料：M8实心铝棒，M8空心铝棒 设备：台虎钳，锯，板牙，丝锥，刻度尺，车床 过程：从原材料测量零件所需长度→台虎钳夹持原材料→钢锯锯出所需长度→攻丝→套丝→车外圆 分析：由于轴对强度要求高，所以使用实心铝棒，其他对强度要求不高的一

无碳小车经验总结

无 碳 小 车 经 验 总 结 姓名：乔国勇、梁鹏、徐文凯 时间：2013.4.5 .

无碳小车经验总结 在这次大赛结束以后，我回想起这半月以来的每一幕都是那么让人记忆深刻难以忘怀。尤其是在大赛上，我看到对手的强悍的时候才觉得自己的思维是多么的不开阔。现在就从以下这几个方面谈谈我个人的看法： 一、设计方面 当我在大赛上看到那么多的无碳小车的时候我真的一下子觉得自己的思路是那么单一。就设计而言，我觉得我们不输给任何一个团队，至今为止我仍觉得我们设计的那一款小车是完美的。就我们的设计而言，这款小车不仅可以跑1米，0.9米，1.1米的S型曲线，而且可以跑0.9到1米之间的任意数据。当我看到理工大学的26、27号小车的时候，心中是那样的令人激动，又是那样的令人失落，因为我们设计的那款车没能设计制造成功。到最后我们只能以一个简单的方案匆匆了事。就我个人而言当我们设计的小车没有驱动起来时我真的很着急，同时明白了自己的设计计算是那样的不充分，也意识到自己设计中应该去除材料来减轻车身的许多地方并没有去除。当我们按第三套方案设计时，我就觉得我们设计的那款车算是彻底不存在了。当我来到比赛场上无意中看到27号车的时候我明白我们设计的车是可行的，就连我们的微调装置都是惊人的相似。真的，当时心里美滋滋的…..在比赛结束的这两天里，我思考了许多，但从设计而言，我觉得我们的微调机构设计的不是很合理，原因是自己以为那个装置很好

用，可实际上那个一点也不适合微调，同时自己设计的微调装置误差范围也太大，我充分吸收了大赛上比较好的，比较精致的微调机构，他们最厉害的能把精度提高到0.02，这是我们没有做到的。原以为摩擦盘和单轮驱动会很不稳定，通过这次比赛我明白了只要我们保证了精度，单轮驱动和摩擦盘完全可以适用。最后，我觉得我们另一设计不合理的地方就是难以让前轮左右摆过的角度相同。我们只是通过目测看偏转的角度，这样的误差太大，我们应该在车体上装一个量角器和指针，这样就可以保证左右摆角相同了。 二、制造方面 在这次比赛过程中，我问访了许多学校的学生他们的小车是怎样造出来的，在访问的过程中，我明显感觉到我们的设备有些落后了，用我们学校的那几台设备很难保证精度。再次，就是我们在制作方面能作出指导的老师实在太少了。同时我希望我们在金工实习的时间能延长一些，让我们有时间去充分了解车床、铣床、磨床，让我们学会加工一些基本的零件。通过自己动手制造我们设计的小车，我觉得我们学到了很多，我觉得我能够粗车、粗铣一些基本零件了，在我们原来金工实习的基础上又有了很大的突破和发展。最后，我希望我们学院能在未来添加几台先进设备，让我们设计的零件能够做到应有的精度，从而使我们设计的无碳小车能够走得更远。 三、材料方面 还记得当初我们学生和老师们在一块商量用什么材料的情景。我觉得这个很有必要，这个方面我们应该互动，共同对机构作出相应的

无碳小车—结构设计方案

根据本届竞赛题目对无碳小车（以下简称：小车）功能设计、徽标设计的要求，我们首先确定如下的设计思路： 1、根据能量守恒定律，物块下落的重力势能直接转 化为小车前进的动能时，能量损失最少，所以小 车前进能量来源直接由重物下落过程中减少的 重力势能提供为宜。 2、根据小车功能设计要求（小车在前行时能够自动 避开赛道上设置的障碍物），小车前进的路线具 有一定的周期性；考虑到小车转向时速度有损 失，小车前进的线路是命题设计要求的最优解。 3、结构的设计与成本分析、加工工艺设计统筹考 虑，力求产品的最优化设计。 4、徽标反映本届竞赛主题：无碳小车

以下是具体的设计方案介绍： 一、徽标设计（图1） 图1 （1）设计说明： 整个徽标是一个椭圆形的圈，包围着一个车轮，车轮下面写着“No Carbon”的字样。其中，车轮代表着我们所做的无碳小车。其后面是由众多抽象的“S”形条纹组成，代表着我们的无碳小车由所要求的“S”形跑到飞驰而出。其下的“No Carbon”字样简单明了地说明了这届大赛的主题，并且外面的椭圆圈，代表着能量的意识，说明了势能与动能相互转换的过程。最后，以整体上看，整个图形像一只眼睛。看着远方，对未来全球实现无碳充满希望。 （2）材料：45钢 （3）制作：激光打标机喷漆 外圈红色R：255 G：0 B：0 内圈红色R：170 G：0 B：0 “No”R：85 G：85 :B：:85 “Carbon”R：170 G：0 B：0

车轮R ：255 G ：85 B ：85 “S ”R ：255 G ：85~170 B ：0~85 二、小车动力、动力—转向、转向系统 1、小车的动力系统（图2） （1）方案： 根据竞赛命题要求（小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均重物下落减少重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量形式）及能量守恒定律，物块下落的重力势能直接转化为小车前进的动能时，能量损失最少，所以以绳拉力为动力为宜。拉力作用于锥型原动轮（以下简称：原动轮）上，形成力矩，力矩对该原动轮产生转动效应，通过一系列齿轮的传动，将动力输出，使后轮转动，小车前进。 （2）以上方案作用： ①由于设计该小车的前进过程是 静止—加速—匀速—减速 的过程，所以开始时拉力的作用点处在原动轮半径较大处，并且随 着小车的前进，拉力作用点距离原动轮的轴线的距离呈递减的线

无碳小车传动方案课程设计

目录 一任务书 (1) 二方案设计分析 (2) 2.1车架 (3) 2.2原动机构 (4) 2.3传动机构 (4) 2.4转向机构 (4) 2.5行走机构 (6) 2.6微调机构 (7) 三运动参数及构件尺寸计算 (7) 3.1建立数学模型及参数确定 (7) 3.1.1能耗规律模型 (8) 3.1.2运动学分析模型 (9) 3.1.3动力学分析模型 (13) 3.1.4参数确定 (14) 四设计总结 (15) 五参考资料目录 (15)

二设计方案分析 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、微调机构）。为了得到令人满意方案，采用扩展性思维设计每一个模块，寻求多种可行的方案和构思。下面为我们设计图框（图一） 图一

在选择方案时应综合考虑功能、材料、加工、制造成本等各方面因素，同时尽量避免直接决策，减少决策时的主观因素，使得选择的方案能够综合最优。 图二 2.1车架 车架不用承受很大的力，精度要求低。考虑到重量加工成本等，车架采用木材加工制作成三角底板式。可以通过回收废木材获得，已加工。

2.2原动机构 原动机构的作用是将重块的重力势能转化为小车的驱动力。能实现这一功能的方案有多种，就效率和简洁性来看绳轮最优。小车对原动机构还有其它的具体要求。1.驱动力适中，不至于小车拐弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。2.到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击。同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，重块本身还有较多动能未释放，能量利用率不高。3.由于不同的场地对轮子的摩擦摩擦可能不一样，在不同的场地小车是需要的动力也不一样。在调试时也不知道多大的驱动力恰到好处。因此原动机构还需要能根据不同的需要调整其驱动力。4.机构简单，效率高。 基于以上分析我们提出了输出驱动力可调的绳轮式原动机构。我们可以通过改变绳子绕在绳轮上不同位置来改变其输出的动力 2.3传动机构 传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等。 1.不用其它额外的传动装置，直接由动力轴驱动轮子和转向机构，此种方式效率最高、结构最简单。在不考虑其它条件时这是最优的方式。 2.带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但其效率及传动精度并不高。不适合本小车设计。 3.齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定但价格较高。因此在第一种方式不能够满足要求的情况下优先考虑使用齿轮传动。 2.4转向机构 转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件，同时

第四届全国工程训练大赛一等奖工程管理方案

第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛 The 4 National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition
th
工程管理方案
Project Management Plan
共
页
第 1 页 小车
编
号
500 件/年 42 件/月
产品名称 零件名称
生产纲领 生产批量
1、生产过程组织(包括设备配置)
（1）生产过程空间组织设计
参赛项目： S
根据小车每个月的生产量，综合考虑生产组织形式，选择按照工艺原则布置生产场地设施。主要加工工艺有车、铣、钻、钳等工种。 （2）生产过程时间组织形式 由于生产空间按工艺原则布置，生产过程的时间组织按照平行顺序移动方式。这样有助于节约时间，使下道工序连续的、全部的加工完这批制件。
2、人力资源配置
由于小车结构简单、零件加工相对容易。工艺方式为车、铣、钻、钳。所以按照工种分配人员有助于发挥各自的特长，降低加工成本、提高 加工质量、提高效率等优点。故每天按照八小时工作制安排车工 1 人、铣工 1 人、钳工 1 人、装配调试 1 人、另安排管理 1 人、采购员 1 人，完 成整个生产周期的所有任务。
3、生产进度计划与控制
无碳小车的生产环节主要包含两个部分，一是小车的材料准备及加工生产，而是小车的装配调整。在整个生产过程中主要用到车、铣、钳等 福建农林大学 工艺。因此过程较简单，到完成所有的装配调试结束，预计每周六工作制，一个月工作二十四天完成一个月 42 台的任务。 在生产加工环节上做到： （1） 、小车材料的准备齐全（包括毛坯与标准件） 。 （2） 、根据工艺过程卡片选择采购毛坯零件。 （3） 、明确生产过程中的关键工艺与非关键工艺，做到相互协调、合理安排加工过程。 （4） 、制定生产进度表，并严格遵守，及时反馈生产 情况，便于调整。 在装配调整环节上主要包含两个方免得内容小车部件装配及整车装配；部件主要有转向部件、驱动部件及支架系统。在装配 时首先安排分部件装配，有计划的将各个整体部件机构装配完成，最后总装；主要按照装配要求对小车进行装配，装配技术 按要求对小车运行轨迹进行反复校核调试，最终达到合格要求。
学校名称：
-1-

无碳小车设计说明书

第三届福建省大学生工程训练 综合能力竞赛 无碳小车设计说明书 参赛者：邓磊林源兴趣詹发星 指导老师：张宁 学校：福建工程学院 地点：福建福州 时间：2015年1月1-2日

摘要 第三届福建省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”，并为接下来的第四届国赛做好准备。我们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MATLAB、PROE、CATIA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、辅助部分）把小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构六个模块，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、转向机构采用曲柄连杆、行走机构采用双轮驱动、微调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。

无碳小车参赛总结

总结 经过几天的奔波，忙碌的省赛已经结束。回顾以往，才发觉自己在慢慢长大，整个过程亦是成长的见证。 刚开始知道要做无碳小车时，内心是兴奋的也是纠结的，兴奋的是可以将所学知识用于实践，不在局限于书本，可以自己动手做东西，纠结的是通过对其他学校的了解，我们发现小车的调试时最花时间，一般是用一年的时间为比赛做准备，而我们只有仅仅几个月的时间，时间的仓促，不知道最后的成果是什么样。 初期，我们对小车的结构设计做了讨论。经过多种方案的讨论，一步步的排除，最终选择最优化的方案。我们做的无碳小车是S字型的。为了能顺利启动，我们采用了一级传动，虽然二级传动理论上可以让小车跑的更远，但摩擦更加了，能不能启动是个问题。传动机构我们选择了曲柄滑块机构，这主要考虑到结构简单，容易加工。曲柄我们选择了在圆盘上开槽，即增加了稳定性又可以实现调节功能。转向部分为了减少摩擦及转动顺畅，我们采用了万向节。 当小车的结构确定好后，我们做的是等待，因为没有条件让我们动手去做，只能在网上找加工商，让他们一个零件一个零件的加工，我们做的只是组装，这也是小车稳定性差的主要原因。刚开始小车全部是采用金属材料，齿轮的精度，各零件的精度达不到要求，最终的结果是无论怎么调整，整

个车子根本无法启动。最后我们采用了塑料齿轮，并把绕线轴与滑轮的角度调大，车子可以启动。在调试过程中，及时出发角度，位置完全一样，跑的轨迹也是不同的，轴可以左右移动，车轮摇摆不定，这就是轨迹比确定的原因，因为第一次参加比赛，我们不知道其他学校的车子是什么情况，我们只知道我们的不确定因素太多。 去合肥比赛，我们凌晨三点半到达车站，睡了两三个小时，便起床报名。看到其他学校的装备，我们感到了差距，我们的拆卸工具很简陋，都是我们自己找的。但我们并没有垂头丧气，没有比赛，谁也不知道结果如何。当天下午我们去参观了赛道，我们看到赛道非常光滑，想想我们我们小车的速度，我们很担心，因为车速太快，我们从没有在正规的赛道上调试过，不知道会是什么情况。 接下来的一天是比赛时间，原本一直担心3D打印，我们队3D打印完全陌生，只能从网上找视频，如果这关过不了，接下来的比赛就无需进行，很幸运，3D打印没有我们想象的那么难，在进行3D打印的同时进行了小车的拆装，比赛前我们担心的问题出现了，轴承和轴承座的配合是过盈配合，我们无法达到，只能用胶粘起来，装配前强调的说轴承必须与轴承座分离，一个不分离扣百分之三十。没办法，我们只能现场将轴承打下来，过程很困难，轴承都被打坏了，但还好我们有备用的轴承。虽然在这浪费了时间，但我们还

无碳小车设计方案

大学机械设计制造及其自动化特色专业 实践报告 设计项目：工业产品力学分析实践、工业产品材料分析与设计实践 班级： 实践小组名称： 报告撰写人： 提交日期：2012/6/17 大学机电工程系

目录 1 设计任务 (4) 1.1无碳小车整体动力学分析报告 (4) 1.2无碳小车各构件材料力学性能分析报告 (4) 1.3无碳小车典型零件材料组织分析 (4) 2 设计过程 (4) 2.1 机构设计 (4) 2.2 机构简图分析 (5) 2.2.1主要机构组成 (5) 2.2.2原理 (5) 2.2.3自由度分析 (5) 2.3 机构立体图分析 (6) 2.3.1车架 (8) 2.3.2原动机构 (8) 2.3.3转向机构 (8) 2.3.4行走机构 (9) 2.4 参数分析模型 (9) 2.4.1 动力学分析模型 (9) 2.4.2运动学分析模型 (10) 2.4.3急回运动特性、传动角、死点分析 (11) 2.4.4灵敏度分析模型 (12) 2.4.5参数确定 (13) 2.5零部件设计 (13)

3设计结果与总结 (14) 4参考文献 (14) 附：Matlab编程源代码 (15)

1 设计任务 1.1无碳小车整体动力学分析报告 含无碳小车各机构运动学分析（运动轨迹计算、机构各构件长度尺寸确定等） 无碳小车动力学分析，各运动副摩擦分析、各构件受力分析。 要求Matlab编程计算（附源代码） 1.2无碳小车各构件材料力学性能分析报告 含各构件强度分析、刚度分析 基于结构安全的无碳小车各构件结构优化方案。 要求Matlab编程计算（附源代码） 1.3无碳小车典型零件材料组织分析 取无碳小车中典型金属材料进行材料组织分析，给出3种以上材料试样制作方法、组织 照片等。 2 设计过程 2.1 机构设计 行进动作分解 小车主要由四个机构组成：发条动力机构、齿轮传动机构、曲柄连杆机构、连杆前轮转向机构。

无碳小车设计使用说明(一等奖作品)

第二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：龚雪飞赵鹏飞刘述亮 指导老师：朱政强戴莉莉 2011-1-16

摘要 第二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MATLAB、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、辅助部分）把小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构六个模块，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、微调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。

无碳小车创新设计大赛策划书

无碳小车创新设计大赛策划书 无碳小车创新设计大赛策划书 策划书校园活动策划书无碳小车创新设计大赛策划书 无碳小车创新设计大赛策划书 一、活动简介 作为一个百年的工科名校，中国矿业大学大学一直强调培养学生的创新与实践能力。针对这一学校宗旨，学校特地举办第一届无碳车创新设计大赛。此次大赛，面向全校学生，是一个集创新性，实践性，知识性与趣味性于一体的大型活动。以校科协主办，其他学院学生会承办的方式进行。此次活动分为前期准备，宣传报名，正式比赛（初赛，复活赛和决赛），以及总结颁奖四个部分。 二、活动目的 此次比赛以崇尚科学、勇于创新、追求实干为宗旨，以培养学生实践动手能力为目的，使同学们能够在团队合作中提升思想交流与沟通能力，增长科学文化知识，提高大学生自主创新能力，同时丰富同学们的课余生活。通过这一活动激发广大同学的科技兴趣，开拓学术视野，培养起团队实干能力。 三、前期准备 购买：海报，气球，彩带，实验组制作用材料（KT板、胶水、硬纸等）。 借用：桌椅3套，帐篷3顶，展板3张,席卡，多媒体教室1间。 制作：宣传海报4张，宣传单200份，实验组小车，比赛用道具。

四、前期宣传（未定） 1、广播宣传：撰写广播稿，在广播站进行广播宣传 2、网页宣传：通过各学院学生会人人公共主页宣传 3、通过校科协在校园网宣传 4、班级宣传：通知本院各班班委，由他们对本班同学进行宣传 5、通知各学院科技实践部，由他们帮忙在自己学院宣传 6、在各宿舍楼宣传栏张贴海报 现场宣传：在 一、 二、三食堂前各设1个宣传点，每个宣传点需桌椅1套，帐篷1顶，2张海报，宣传点处展示小车，简单介绍比赛。 五、活动流程策划 宣讲会（未定） 晚7 9点在教室内开展。需要主持人1人，秩序负责人4人，签到登记负责人2人，干事提前到场进行会场布置。 宣讲会流程： 1、宣讲会前一天以短信方式通知各参赛队队长，每队至少一 人来参加，在签到处填写签到表，提前20分钟进行签到。 2、由主持人，主席致辞，细则负责组长介绍比赛实施的细则， 实验组组长介绍制作技巧。 3、观众进行提问，细则组组长和实验组组长对细则和制作技巧 进行答疑。 初赛（未定） 小车马拉松

工程管理方案设计

总 3 页 第二届湖南省大学生工程训练综合能力竞赛
第 1 页 无碳小车
编号： 生产纲领 生产批量
500 台/年 45 台/月
工程管理方案设计
产品名称 零件名称
1、工程管理方案概述
依照工程管理按期供货、保证质量、降低成本、提高效益的目标。 装 根据生产纲领要求年生产 500 台无碳小车，属中批量生产。无碳小车的大部分零件属于中高精度，需要通过相应的工程管理，保证零件的加工 精度，确保同种零件的互换性、可靠性。其中重要零件如槽型凸轮、滑块滑杆机构、车轮的生产工艺主要包括：数车、数铣、线切割等。 生产过程中需要的轴承、螺丝等标准件外购,其他工艺及总装自主完成。为了保证每个月生产量 45 台，设工程项目管理人员一名，安排人员采 购生产工程中所需要的原材料和其他必需品，负责协调安排各个工种的加工任务，保证生产按质按量完成。 学校名称：湘潭大学
2、生产过程组织
（1）生产过程空间组织设计： 订 针对无碳小车的中批量生产方式，综合生产组织连续性及柔性要求，空间组织按工艺原则布置设施。 （2）生产过程时间组织设计： 根据生产空间按工艺原则布置，生产过程的时间组织选择平行顺序移动的方式。其特点为：当一批制件在前道工序上尚未全部加工完毕，就将已 加工的部分制件转到下道工序进行加工，并使下道工序能够连续地、全部地加工完该批制件。既缩短了一批零件的加工周期，又避免了设备间歇 运转的现象。
3、主要设备资源配置
线 零件名称 槽型凸轮 滑块滑杆机构 车身 齿轮 设备名称 数控铣床 线切割机 线切割机 快速成型机
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设备数量 1 1 1 1

无碳小车结构设计方案样本

无碳小车结构设计 方案

第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛 The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition 结构设计方案 Structure Design Scheme 编 号 （此栏由赛务工作人员填 写） 装 订 学校名称：湖南文理学院芙蓉学院 参赛项目：无碳小车

第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛 The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition 结构设计方案 Structure Design Scheme 参赛项目 无碳小车S 型赛道 4、结构设计创新特色说明 小车设计一定要做到目标明确,经过对命题的重复研究得到一些启发,今年的命题相对于往年, 有较大的改变,规则改为经现场公开抽签，在±200～300mm 范围内产生一个“S ”型赛道第一轮障碍 物 间 距 变 化 值 和 变 化 方 向 。 竞赛小车在前行时能够自动绕过赛道上设置的障碍物，如图2。赛道宽度为2米，障碍物为直径20mm 、高200mm 的圆棒，沿赛道中线从距出发线1米处开始按间距1米摆放，摆放完成后，将偶数位置的障碍物按抽签得到的碍物间距变化值和变化方向进行移动（正值远离，负值移近），形成的即为竞赛时的赛道。这样一来就不能借鉴往年的方案,同时还必须综合考虑材料、加工、制 造、成本等各方面因素考虑。 小车的传动比和转向机构的设计是小车性能的关键。在设计方法上我们借鉴参数化设计，优化设计，系统设计等现代设计创造理论，采用CAD,PROE 等软件辅助设计设计流程如下图： ’ 产品名称 小车 共 7 页 第 2 页 编 号 装 订 学校名称：湖南文理学院芙蓉学院 参赛项目：无碳小车

无碳小车越障竞赛比赛说明

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）；

无碳小车工程训练综和能力竞赛方案书

“无碳小车”方案书 2010/10/10

方案目录 一：任务和要求 (2) 1.1命题要求部分 (2) 1.2自我发挥部分 (3) 二：方案设计及论证 (4) 2.1转向轮及轨道设计 (4) 2.2动力系统设计 (7) 2.3小车整体及外观设计 (8) 2.4最终方案 (8) 三：材料及成本分析 (9) 3.1小车整体材料种类 (9) 3.2小车各部位材料选择 (9) 3.3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。