工程训练大赛无碳小车说明及其计算

无碳小车设计阐明

构架部分转向部分驱动部分细节阐明1.构架部分小车采用三轮构造〔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践间隔变大。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能够多的转换为小车的动能，进而抑制阻力做功。物块在下落的过程中不可防止的要与小车发生碰撞，碰撞过程必然要有能量损失，所以要处理的问题：1下降过程中，尽能够的降低下落的速度；2在将要下降到小车时，改动转速比，使物块减速下落，进一步减少碰撞损耗。处理方案

一、小车的匀速运动过程传输功率=转矩X角速度，经过一系列的齿轮，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，顺应不同的环境下阻力的不同。制造多套后轮，微调转矩。改动后轮时，也要相应的改动转向传动轮的大小，同时坚持车身程度，适当调整前轮转轴的长度。〔现场可实现〕

二、小车的起始和终了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，绳子的拉力缺乏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，直到停顿，物块停顿下落，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.制造要求四.竞赛要求计算分析六.构造分析主题：无碳小车〔三轮〕考核内容：设计、工艺、本钱分析、工程管理。作品内容：1.“无碳小车〞实物作品；2.加工制造及组装过程的视频录像〔10分钟〕；3.带有徽标的载荷质量块〔徽标阐明〕；4.作品的设计阐明书〔word、.ppt文稿〕；5.工程管理方案、加工工艺方案、本钱分析方案。等一、命题1.驱动力：重力势能，1kg〔Q235，Φ50mm*65mm〕，落差高500mm；不准运用任何其它的能量方式2.车构造：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；小车其它详细构造和资料选用不作要求。二、设计要求1.校内制造：自主制造全部零件。2.竞赛现场制造：〔进入第二竞赛环节后〕小车转向轮〔1〕计算机三维外型；〔2〕加工制造，方法可包括：快速成型机制造、机床加工、钳工方法等；〔3〕组装调试。三、制造要求预赛：在指定赛道，竞赛绕过妨碍多少和行走间隔。文件原文——四、竞赛要求集中参赛：〔与预赛的时间、地点关系？〕四、竞赛要求集中参赛：〔与预赛的时间、地点关系？〕四、竞赛要求总成果：四、竞赛要求五、计算分析力分析——小车质量P0，重力P0g=地面支反力N0小车驱动力矩M=等效能偶F0×D/2〔小车驱动力〕F0=2M/DM由G获取例如：M=G×Φ/2=F0×D/2〔暂不计效率〕此时F0=G×Φ/DG=1kgGΦ五、计算分析力约束——〔抑制运转阻力的最小值和不打滑的最大值〕抑制运转阻力：车体运转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)静阻力普通包括根本阻力、弯道阻力、坡道阻力、气流阻力等根本阻力(N)=P0gw式中：g重力加速度；w运转阻力系数，实验得出阅历数据，约0.01。F0＞P0(a+gw)〔留意，命题中没有运转时间要求〕地面对小车摩擦阻力Ff，Ff=P0g×f〔摩擦系数〕不打滑条件F0＜Ff=P0g×fG=1kg五、计算分析做功分析——设：S为小车行走间隔，mm，η为小车总效率，F0×S=G×500mm×η那么：S=G×500mm×η/F0前面防滑计算得出：F0＜Ff=P0g×f可见：为了增大小车行走间隔，为了防止能量损失不打滑，在保证可以驱动小车行走的前提下，F0越小越好。

F0=G×Φ/D

G=1kgGΦ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、构造分析主要思索：能量转化机构、传动机构、转向机构、车体构造；不主张遥控。重力势能转换为动能动能和势能总称为机械能，包括：〔1〕动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能，动能的标志是运动。〔2〕重力势能：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能，重力势能的标志是举高。〔3〕弹性势能：物体由于发生了弹性形变而具有的能量叫做弹性势能，弹性势能的标志是弹性形变。转化方法很多，如：直接转化——重力势能带动轮轴转动；间接转化——重力势能其它能量带动轮轴转动蓄能——重力势能各种蓄能安装带动轮轴转动；但是留意：为减少能量损失，转化步骤越少越好能量转化机构六、构造分析主要思索：能量转化机构、传动机构、转向机构、车体构造；包括：齿轮传动机构、蜗轮蜗杆传动机构、带传动机构、链传动机构、绳传动机构、凸轮机构、连杆机构、气动安装、液动安装、电动安装等等但是留意：为减少效率损失，传动步骤越少越好传动机构六、构造分析主要思索：能量转化机构、传动机构、转向机构、车体构造；非常多，而且繁杂。留意：命题中是单轮导向，不要拘泥于资料文献的各种框框，要讲究突破思想定势、小巧灵敏。可以完成单