无碳小车小车总原理问题

1.小车总原理（如何通过重物传动、如何通过齿轮传动、如何转向等等）

2.传动比怎么算的（计算出一个周期轨迹路程，通过选定一个合适的后轮直径，然后得出一个周期后轮转几圈，得出传动比）

3.微调机构如何调的（通过偏心轮转动，带动传动杆，要说清楚前后左右四个点分别对应前轮什么情况）

4.装配问题（齿轮跟轴如何固定的：首先要说清楚我们首选带凸台的齿轮，用小螺钉固定，其次再选择普通齿轮跟轴过盈配合的方法，或者在说明校赛小车不用拆开的情况下，采用配合之后滴几点502防止松动）

如何装配合：用车床装是把齿轮放在三爪卡盘的外侧，用卡盘挡住，然后用顶尖顶住轴，用顶尖顶进去

5.轴用阶梯轴

6.大转矩发车（绕线槽采用锥形，粗的地方对应发车时刻）

7.降低底板高度，防止翻车，提高稳定性

8.怎么发车定位（每次发车都把偏心轮转到最前那个点，前轮的发车是前轮偏角就固定啦）

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）。

无碳小车设计说明书一等奖作品

无碳小车设计说明书一等奖作品

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 -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，力求经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创造理论方法；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。经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，经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。 小车大多是零件是标准件、能够购买，同时除部分要求加 工精度高的部分需要特殊加工外，大多数都能够经过手工加工 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 经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。 关键字：无碳小车参数化设计软件辅助设计微调机构灵敏 度分析 目录 摘要 (3) 一绪论 (7) 1.1本届竞赛命题主题 (7) 1.2小车功能设计要求 (7) 1.3小车整体设计要求 (8)

S型无碳小车设计说明书

第三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 目录 一绪论

1.1本届竞赛命题主题 1.2小车功能设计要求 1.3小车整体设计要求 二方案设计 2.1 路径的选择 2.2 差速问题解决 2.3 重物与后轮的连接问题 2.4 转向装置 三参数的设计 3.1 路径参数的确定 3.2 其他参数 四小车的工程图 4.1小车各装配图 4.2小车CAD工程图 五功能分析 六选材与加工分析 一绪论 1.1本届竞赛命题主题 本届竞赛命题主题为“无碳小车”。要求经过一定的前期准备后，在集中比赛现场完成一套符合本命题要求的可运行装置，并进行现场竞争性运行考核。每个参赛作品要提交相关的设计、工艺、成本分析和工程管理4项成绩考核作业。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。 1.2小车功能设计要求 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来的。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），比赛时统一用质量为1Kg的重块（￠50×65 mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差400±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运

动，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 竞赛小车在前行时能够自动交错绕过赛道上设置的障碍物。障碍物为直径20mm、高200mm的多个圆棒，沿直线等距离摆放。以小车前行的距离和成功绕障数量来综合评定成绩。见图2。 图2：无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图 1.3小车整体设计要求 无碳小车体现了大学生的创新能力，制作加工能力，解决问题的能力。并在设计过程中需要考虑到材料、加工、制造成本等各方面因素，并且小车具有下列要求： 1.要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量来源。 2.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。 3.要求小车为三轮结构 4. 小车有效的绕障方法为：小车从赛道一侧越过一个障碍后，整体穿过赛道中线且障碍物不被撞倒（擦碰障碍，但没碰倒者，视为通过）；重复上述动作，直至小车停止。

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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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

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

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：
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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。

无碳小车设计说明书

无碳小车设计说明书 为响应“低碳生活”的号召，我们应该节能减排，以优化环境。作为学生，我们更应践行。我们通过学习和实践，以及运用机械制造的原理，物理学等等方面的知识，设计了s型的无碳小车。我们对它进行了严密的构思与计算，并结合实际进行了材料与运动的分析。 设计思路 1.根据能量守恒定律，物体下落的重力势能直接转化为小车前进的动力，此时能量损 失少，所以小车前进的能量来源于重物下落过程中减少的重力势能。 2.根据小车功能设计的要求，即小车在前行时能够自动绕开赛场上的障碍物，小车运 动的路线需有一定的周期性。考虑到小车在转向时会受到摩擦等阻力的影响，让小 车行走最远路程是设计要求的最优解。 3.需要进行结构的设计与成本的分析，同时也需考虑加工工艺的繁琐程度，力求产品 的最优设计。 小车的原理分析及构架设计 1.小车的质量要适中，以此来保证车的稳定性。质量若太大，则会增加阻力。 2.应采取齿轮传动和连杆机构，同步带的精度不高，也可避免传动效率的低下。 3.传动的力与力矩要适中，保证加速度的适中。 4.相对运动的精度要保证，以减少摩擦，保证力量的充分利用。 5.S型的路线转弯半径要适中，保证其行程。 6.选择大小适中的轮子，轮子太大，稳步性降低。 7.采用轴承，螺纹连接，用三根圆柱支撑，以此挂系重物，转向时则采用连杆机构。 小车的转向机构 转向轮及转向机构如图所示。转向采用连杆机构传动，转向轮固定在支架上。当齿轮转动时，带动连杆运动，根据惯性，使转动轮运动方向发生改变。

小车的驱动原理 重物的牵引带动栓线轴的转动，以此带动齿轮的转动，通过齿轮的啮合带动驱动轴与齿轮的转动，使驱动轮转动，带动着小车的前进；同时也带动着摇杆的转动，使推杆左右动的同时，前后运动。在推杆与摇杆之间，有套筒相连，保证其作圆周运动。杆偏转，使转动轮偏转，根据驱动轮与转动轮的合运动，小车就可以走S型。 栓线处为梯形原动轮。起始时，原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。 其次，起动后，原动轮的半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后作匀速运动。原动轮的半径变小，使总转速比提高。小车缓慢减速，直到停止，物块停止下落，正好接触小车。 加工工艺的设计 1.小车底板部分挖空，减轻了整体的质量。 2.重物支撑架用三根圆柱杆支撑，有助于其稳定性。 3.后轮的大小适中，直径为182mm。 4.载物放置靠近轴处，稳定重心。 小车加工的尺寸 关于齿轮： 小齿轮A：M=1，Z=15，最大直径=15，尺宽b=6.5; 齿轮B: M=1,Z=45,最大直径=45,b=10; B与A传动比i=1/3； 齿轮C：M=1，Z=60，最大直径=60,b=10; C与A传动比i=1/4； 车轮厚度均为4mm，总高度H=515mm,总宽d=164mm. 小车计算的公式及推理 1.大轮半径为R，重物下降dh，转轴①半径为r1 ，转过角度dθ 1 ;同时转轴②半径 r2,转过角度dθ2，转轴③转过角度dθ3. 齿轮啮合组⑴的传动比为i1,齿轮啮合组⑵的传动比为i2 ; 公式：dh=r1dθ1 dθ2=dθ1/i1 dθ3=dθ 2 ＊i2=dθ1＊i1＊i2

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）；