無碳小車產品設計簡要說明

1、無碳小車產品設計講明書產品名稱：飛輪驅動式無碳小車設計團隊：小組成員：李進、肖衡、謝中成 指導老師：韓傳軍、任海濤設計思想：看到此次競賽主題，我團隊認為；能否專門好地解決小車的驅動問題和自動轉向問題是此次設計成功與否的關鍵。圍繞那個中心，我們展開了一系列的理論分析與驗證，通過反復比較，最終確定了我們的設計思路：飛輪驅動與仿自行車式轉向。驅動方面，最開始，我們想到了發(fā)條，認為將重物下落的重力勢能儲存在發(fā)條中，在逐漸釋放，能夠專門好地利用能量。與此同時，通過研究玩具小車的驅動機構，我們認為，能夠想方法將發(fā)條與彈簧結合起來使用，通過二者驅動的時刻差來達到將重物能量利用最大化的目的。然而，發(fā)條在儲能和

2、釋放能量時都會消耗能量，因而能量利用率不高；同時，如何讓彈簧與發(fā)條分時驅動也是一個我們始終無法解決的問題；而且，發(fā)條在釋放能量后還會有阻礙驅動輪轉動的問題，要解決那個問題會將小車結構弄得專門復雜，因而，我們最終放棄了這種方法。而后，通過聯(lián)系農村稻麥收割機的啟動實例，我們想到了利用飛輪驅動，飛輪驅動結構簡單，同時能夠專門好地解決發(fā)條能量釋放后阻止驅動輪轉動的問題；于此同時，我們也想到了將飛輪與彈簧聯(lián)合驅動的方案，這種方案能夠將能量盡可能地利用，同時只要通過傳動比讓彈簧驅動給后輪的速度大于飛輪能量釋放后后輪的速度，就能讓小車平穩(wěn)前進。然而那個方案仍然存在結構復雜并造成能量消耗打的問題，通過綜合考慮

3、權衡，我們最終確定飛輪單獨驅動小車的方案。轉向方面，我們要緊是仿照自行車轉向的方案，利用等寬凸輪操縱小車自動轉向。工作原理：要緊構件如下圖所示，包括儲能飛輪、驅動后輪、傳動齒輪、“曲柄”圓輪、連桿、轉向“搖桿”和轉向前輪。圖1當重物下落時，細繩繞過立桿動滑輪帶動儲能飛輪旋轉儲能，飛輪旋轉驅動后輪前進，同時通過齒輪嚙合傳動帶動“曲柄”圓輪旋轉，通過連桿傳動推拉轉向“搖桿”帶動轉向前輪周期性左右轉向，從而實現小車在前進過程中自動轉向。如此小車便能在重力勢能驅動下沿著“S”形路線前進，并能自動繞過障礙物。整過程的能量轉換為：重力勢能 飛輪動能 驅動后輪 小車前進并自動轉向圖2驅動機構和轉向機構原理：

4、驅動機構：要緊包括儲能飛輪、驅動后輪和傳動齒輪圖3在重物下落時，通過繞在飛輪上的細線帶動飛輪旋轉儲能，飛輪旋轉驅動后輪轉動，小車便向前行進。當重物完全下落后，小車靠飛輪儲存的能量接著前進，直到能量通過車輪摩擦耗散完停止。圖4小車在前進過程中，通過固定在軸上的齒輪旋轉，齒輪傳動機構帶動“曲柄”圓盤旋轉，通過連桿和轉向機構連接。齒輪傳動的一個要緊作用是通過小輪帶大輪實現傳動比1：15減速，從而使驅動機構和轉向機構協(xié)調配合。轉向機構：要緊包括“曲柄”圓輪、連桿、轉向“搖桿”和轉向前輪圖 5圖 6原理是利用“曲柄搖桿機構”的原理，其中“曲柄”圓輪、轉向“搖桿”分不是該曲柄搖桿機構的曲柄和搖桿。齒輪帶動

5、圓輪旋轉，當連桿和圓輪連接點處于圖5中C、D點時，圖6中轉向“搖桿”處于C(D)線處,前輪指向正前方，現在小車能直行；當連桿和圓輪連接點處于圖5中A點時，通過連桿將轉向“搖桿”向后拉，轉向“搖桿”順時針轉過角，圖6中轉向“搖桿”處于A線處,前輪指向右前方與直行線成角，現在小車能向右轉；當連桿和圓輪連接點處于圖5中B點時，通過連桿將轉向“搖桿”向前推，轉向“搖桿”逆時針轉過角，圖6中轉向“搖桿”處于B線處,前輪指向左前方與直行線成角，現在小車能向左轉。在一個周期內小車能自動轉向2次。初始時連接點處于B點，現在小車前輪左偏角，小車前進經四分之一周期運動到左側最外端，現在轉向前輪指向正前方，小車接著前進，以后過程中小車周期性轉向前進，路線如下圖（圖7）所示。設計組圖： 理論計算：設計創(chuàng)新點：圖 71、如圖7，驅動輪采納冰刀形式，一方面美觀；另一方面減小了后輪與地面的摩擦力，也減小了車身重量，從而在增加小車速度的同時也將小車的能量損耗降低到最小。2、如圖5所示，我們突破了傳統(tǒng)的凸輪或者棘輪等間歇機構的束縛，采納了曲柄搖桿機構的原理操縱小車的轉向，如此的構造使得轉向機構整體更加簡單；且圓盤制造容易，減少了制造的苦惱，也節(jié)約了制作成本；而且圓的制造系數更加容易確定，更有利于關于轉向的精確操縱。傳動機構，我們利用齒輪傳動，一方面齒輪傳動能實現精確傳動比，通過對齒輪