无碳小车产品设计简要说明

1、无碳小车产品设计说明书产品名称：飞轮驱动式无碳小车设计团队：小组成员：李进、肖衡、谢中成 指导老师：韩传军、任海涛设计思想：看到此此次竞赛赛主题，我我团队认认为；能能否很好好地解决决小车的的驱动问问题和自自动转向向问题是是此次设设计成功功与否的的关键。围围绕这个个中心，我我们展开开了一系系列的理理论分析析与验证证，经过过反复比比较，最最终确定定了我们们的设计计思路：飞轮驱驱动与仿仿自行车车式转向向。驱动方面，最开始，我们想到了发条，认为将重物下落的重力势能储存在发条中，在逐渐释放，能够很好地利用能量。与此同时，经过研究玩具小车的驱动机构，我们认为，可以想办法将发条与弹簧结合起来使用，通过二者驱

2、动的时间差来达到将重物能量利用最大化的目的。但是，发条在储能和释放能量时都会消耗能量，因而能量利用率不高；并且，如何让弹簧与发条分时驱动也是一个我们始终无法解决的问题；而且，发条在释放能量后还会有阻碍驱动轮转动的问题，要解决这个问题会将小车结构弄得很复杂，因而，我们最终放弃了这种想法。而后，通过联系农村稻麦收割机的启动实例，我们想到了利用飞轮驱动，飞轮驱动结构简单，并且能够很好地解决发条能量释放后阻止驱动轮转动的问题；于此同时，我们也想到了将飞轮与弹簧联合驱动的方案，这种方案能够将能量尽可能地利用，并且只要通过传动比让弹簧驱动给后轮的速度大于飞轮能量释放后后轮的速度，就能让小车平稳前进。但是这

3、个方案仍然存在结构复杂并造成能量消耗打的问题，经过综合考虑权衡，我们最终确定飞轮单独驱动小车的方案。转向方面，我我们主要要是仿照照自行车车转向的的方案，利利用等宽宽凸轮控控制小车车自动转转向。工作原理：主要构件如如下图所所示，包包括储能能飞轮、驱驱动后轮轮、传动动齿轮、“曲柄”圆轮、连杆、转向“摇杆”和转向前轮。图1当重物下落落时，细细绳绕过过立杆动动滑轮带带动储能能飞轮旋旋转储能能，飞轮轮旋转驱驱动后轮轮前进，同同时通过过齿轮啮啮合传动动带动“曲柄”圆轮旋旋转，通通过连杆杆传动推推拉转向向“摇杆”带动转转向前轮轮周期性性左右转转向，从从而实现现小车在在前进过过程中自自动转向向。这样样小车便便

4、能在重重力势能能驱动下下沿着“S”形路线线前进，并并能自动动绕过障障碍物。整整过程的的能量转转换为：重力势能 飞飞轮动能能 驱动后后轮 小车前前进并自自动转向向图2驱动机构和和转向机机构原理理：驱动机构：主要包包括储能能飞轮、驱动后轮和传动齿轮图3在重物下落落时，通通过绕在在飞轮上上的细线线带动飞飞轮旋转转储能，飞飞轮旋转转驱动后后轮转动动，小车车便向前前行进。当当重物完完全下落落后，小小车靠飞飞轮储存存的能量量继续前前进，直直到能量量通过车车轮摩擦擦耗散完完停止。图4小车在前进进过程中中，通过过固定在在轴上的的齿轮旋旋转，齿齿轮传动动机构带带动“曲柄”圆盘旋旋转，通通过连杆杆和转向向机构连连

5、接。齿齿轮传动动的一个个主要作作用是通通过小轮轮带大轮轮实现传传动比11：155减速，从从而使驱驱动机构构和转向向机构协协调配合合。转向机构：主要包包括“曲柄”圆轮、连连杆、转转向“摇杆”和转向向前轮图 5图 6原理是利用用“曲柄摇摇杆机构构”的原理理，其中中“曲柄”圆轮、转转向“摇杆”分别是是该曲柄柄摇杆机机构的曲曲柄和摇摇杆。齿轮带动圆圆轮旋转转，当连连杆和圆圆轮连接接点处于于图5中中C、DD点时，图图6中转转向“摇杆”处于CC(D)线处,前轮指指向正前前方，此此时小车车能直行行；当连连杆和圆圆轮连接接点处于于图5中中A点时时，通过过连杆将将转向“摇杆”向后拉拉，转向向“摇杆”顺时针针转过

6、角，图图6中转转向“摇杆”处于AA线处,前轮指指向右前前方与直直行线成成角，此时时小车能能向右转转；当连连杆和圆圆轮连接接点处于于图5中中B点时时，通过过连杆将将转向“摇杆”向前推推，转向向“摇杆”逆时针针转过角，图66中转向向“摇杆”处于BB线处,前轮指指向左前前方与直直行线成成角，此时时小车能能向左转转。在一一个周期期内小车车能自动动转向22次。初初始时连连接点处处于B点，此此时小车车前轮左左偏角，小车车前进经经四分之之一周期期运动到到左侧最最外端，此此时转向向前轮指指向正前前方，小小车继续续前进，以以后过程程中小车车周期性性转向前前进，路路线如下下图（图图7）所所示。设计组图： 理理论计

7、算算：设计创新点点：图 71、如图77，驱动动轮采用用冰刀形形式，一一方面美美观；另另一方面面减小了了后轮与与地面的的摩擦力力，也减减小了车车身重量量，从而而在增加加小车速速度的同同时也将将小车的的能量损损耗降低低到最小小。2、如图55所示，我我们突破破了传统统的凸轮轮或者棘棘轮等间间歇机构构的束缚缚，采用用了曲柄柄摇杆机机构的原原理控制制小车的的转向，这这样的构构造使得得转向机机构整体体更加简简单；且且圆盘制制造容易易，减少少了制造造的麻烦烦，也节节约了制制作成本本；而且且圆的制制造系数数更加容容易确定定，更有有利于对对于转向向的精确确控制。传动机构，我我们利用用齿轮传传动，一一方面齿齿轮传动动能实现现精确传传动比，通通过对齿齿轮参数数的设计计确定，