工程訓練大賽無碳小車說明及其計算課件

無碳小車設計說明

構架部分轉向部分驅動部分細節(jié)說明無碳小車設計說明

1.構架部分

小車采用三輪結構（1個轉向，2個驅動）重物落差0.5米物重1kg.1.構架部分小車采用三輪結構（1個轉向，2個驅動）2.轉向2.轉向工程訓練大賽無碳小車說明及其計算

轉向機構與驅動軸相連小車的轉向輪周期性的擺動計算傳動機構，使小車行使200厘米時，轉向輪擺動一個周期。確定連桿在轉盤有位置，盡量減小轉向輪的擺動角度，從而使小車先驅的實際距離變大。確定初始位置與擺輪角度的關系。轉向機構與驅動軸相連工程訓練大賽無碳小車說明及其計算3．驅動

原理：繩拉力為動力。將物塊下落的勢能盡可能多的轉換為小車的動能，進而克服阻力做功。物塊在下落的過程中不可避免的要與小車發(fā)生碰撞，碰撞過程必然要有能量損失，所以要解決的問題：1下降過程中，盡可能的降低下落的速度；2在將要下降到小車時，改變轉速比，使物塊減速下落，進一步減少碰撞損耗。

3．驅動原理：繩拉力為動力。將物塊下落的勢能盡可能多的轉換解決方案

一、小車的勻速運動過程

傳輸功率=轉矩X角速度，通過一系列的齒輪，帶輪，轉軸產(chǎn)生轉速比，使作用在后輪的轉矩和阻尼轉矩平衡，物塊低速勻速下落。在后輪轉軸上安放多個不同半徑的帶輪，微調轉矩，適應不同的環(huán)境下阻力的不同。制作多套后輪，微調轉矩。改變后輪時，也要相應的改變轉向傳動輪的大小，同時保持車身水平，適當調整前輪轉軸的長度。（現(xiàn)場可實現(xiàn)）解決方案

一、小車的勻速運動過程

二、小車的起始和結束過程梯形原動輪的設計實現(xiàn)小車的起動和物塊的從低速到減速下落。減小因碰撞而損失的能量。二、小車的起始和結束過程梯形原動輪的設計實現(xiàn)小車的起動和物塊梯形原動輪梯形原動輪工程訓練大賽無碳小車說明及其計算1.在起始時原動輪的轉動半徑較大，起動轉矩大，有利起動。2.起動后，原動輪半徑變小，轉速提高，轉矩變小，和阻力平衡后小車勻速運動。3.當物塊距小車很近時，原動輪的半徑再次變小，繩子的拉力不足以使原動輪勻速轉動，但是由于物塊的慣性，仍會減速下降，原動輪的半徑變小，總轉速比提高，小車緩慢減速，直到停止，物塊停止下落，正好接觸小車。1.在起始時原動輪的轉動半徑較大，起動轉矩大，有利起動。

在整個過程中，重力勢能完全轉換為小車運動過程的損耗。使小車行進的更遠.在整個過程中，重力勢能完全轉換為小車運動過程的損耗。使小車4．細節(jié)設計車身車輪軸承以減小小車重力和阻力為目的

4．細節(jié)設計車身一.命題二.設計要求三.制作要求四.比賽要求計算分析六.結構分析一.命題主題：無碳小車（三輪）考核內容：設計、工藝、成本分析、工程管理。作品內容：1.“無碳小車”實物作品；

2.加工制作及組裝過程的視頻錄像（10分鐘）；

3.帶有徽標的載荷質量塊（徽標說明）；

4.作品的設計說明書（word、.ppt文稿）；

5.工程管理方案、加工工藝方案、成本分析方案。等一、命題主題：無碳小車（三輪）一、命題1.驅動力：重力勢能，1kg（Q235，Φ50mm*65mm

），落差高500mm；不準使用任何其它的能量形式2.車結構：三輪，1輪導向，2輪驅動；3.轉向輪：最大外徑≥Φ30mm；4.配載荷：不小于400g、外型Φ60mm*20mm；小車其它具體結構和材料選用不作要求。二、設計要求1.驅動力：重力勢能，1kg（Q235，Φ50mm*65m1.校內制作：自主制作全部零件。2.比賽現(xiàn)場制作：（進入第二競賽環(huán)節(jié)后）小車轉向輪（1）計算機三維造型；（2）加工制作，方法可包括：快速成型機制作、機床加工、鉗工方法等；（3）組裝調試。三、制作要求1.校內制作：自主制作全部零件。三、制作要求預賽：在指定賽道，比賽繞過障礙多少和行走距離。文件原文——四、比賽要求預賽：四、比賽要求集中參賽：（與預賽的時間、地點關系？）四、比賽要求集中參賽：（與預賽的時間、地點關系？）四、比賽要求集中參賽：（與預賽的時間、地點關系？）四、比賽要求集中參賽：（與預賽的時間、地點關系？）四、比賽要求總成績：四、比賽要求總成績：四、比賽要求五、計算分析力分析——小車質量P0，重力P0g=地面支反力N0小車驅動力矩M=等效力偶F0×D/2

（小車驅動力）F0=2M/D

M由G獲取例如：M=G×Φ/2=F0×D/2（暫不計效率）

此時

F0=G×Φ/DG=1kgGΦ五、計算分析力分析——G=1kgGΦ五、計算分析力約束——（克服運行阻力的最小值和不打滑的最大值）克服運行阻力：車體運行阻力包括慣性阻力和靜阻力慣性阻力（N）=P0

×a(小車啟動加速度)靜阻力一般包括基本阻力、彎道阻力、坡道阻力、氣流阻力等

基本阻力(N)=P0

gw式中：g重力加速度；w

運行阻力系數(shù)，實驗得出經(jīng)驗數(shù)據(jù)，約0.01。

F0

＞

P0

(a+

gw

)（注意，命題中沒有運行時間要求）地面對小車摩擦阻力Ff

，

Ff

=P0g×f（摩擦系數(shù)）不打滑條件F0

＜Ff

=P0g×fG=1kg五、計算分析力約束——G=1kg五、計算分析做功分析——設：S為小車行走距離，mm，η為小車總效率，

F0×S=G×500mm×η

則：S=G×500mm×η/F0

前面防滑計算得出：F0

＜Ff

=P0g×f可見：為了增大小車行走距離，為了避免能量損失不打滑，在保證能夠驅動小車行走的前提下，

F0

越小越好。

F0=G×Φ/D

G=1kgGΦ五、計算分析做功分析——G=1kgGΦ五、計算分析效率分析——小車總效率η

，包括機械傳動效率；能量轉換效率等部分機械傳動效率見右表能量轉換過程中的效率損失練習查找資料五、計算分析效率分析——六、結構分析主要考慮：能量轉化機構、傳動機構、轉向機構、車體結構；不主張遙控。

重力勢能轉換為動能動能和勢能總稱為機械能，包括：（1）動能：物體由于運動而具有的能，叫做動能，動能的標志是運動。（2）重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能，重力勢能的標志是舉高。（3）彈性勢能：物體由于發(fā)生了彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能，彈性勢能的標志是彈性形變。轉化方法很多，如：直接轉化——重力勢能帶動輪軸轉動；間接轉化——重力勢能其它能量帶動輪軸轉動蓄能——重力勢能各種蓄能裝置帶動輪軸轉動；但是注意：為減少能量損失，轉化步驟越少越好能量轉化機構六、結構分析主要考慮：能量轉化機構、傳動機構、轉向機構、車體六、結構分析主要考慮：能量轉化機構、傳動機構、轉向機構、車體結構；包括：齒輪傳動機構、蝸輪蝸桿傳動機構、帶傳動機構、鏈傳動機構、繩傳動機構、凸輪機構、連桿機構、氣動裝置、液動裝置、電動裝置等等但是注意：為減少效率損失，傳動步驟越少越好傳動機構六、結構分析主要考慮：能量轉化機構、傳動機構、轉向機構、車體六、結構分析主要考慮：能量轉化機構、傳動機構、轉向機構、車體結構；非常多，而且繁雜。注意：命題中是單輪導向，不要拘泥于資料文獻的各種框框，要講究突破思維定勢、小巧靈活。能夠完成單軸擺動即可。轉向機構六、結構分析主要考慮：能量轉化機構、傳動機構、轉向機構、車體六、結構分析主要考慮：能量轉化機構、傳動機構、轉向機構、車體結構；八仙過海各顯神通注意：

1.體積不要過大，.重量要輕；

2.重心要低；

3.輪距適中，注意保持穩(wěn)定性；

4.根據(jù)“神?！苯Y構，可不必使用差速器；車體結構六、結構分析主要考慮：能量轉化機構、傳動機構、轉向機構、車體v1v322H45差速器2Lv1v3Pω13rv1v322H45差速器2Lv1v3Pω13r謝謝大家謝謝大家無碳小車設計說明

構架部分轉向部分驅動部分細節(jié)說明無碳小車設計說明

1.構架部分

小車采用三輪結構（1個轉向，2個驅動）重物落差0.5米物重1kg.1.構架部分小車采用三輪結構（1個轉向，2個驅動）2.轉向2.轉向工程訓練大賽無碳小車說明及其計算

轉向機構與驅動軸相連小車的轉向輪周期性的擺動計算傳動機構，使小車行使200厘米時，轉向輪擺動一個周期。確定連桿在轉盤有位置，盡量減小轉向輪的擺動角度，從而使小車先驅的實際距離變大。確定初始位置與擺輪角度的關系。轉向機構與驅動軸相連工程訓練大賽無碳小車說明及其計算3．驅動

原理：繩拉力為動力。將物塊下落的勢能盡可能多的轉換為小車的動能，進而克服阻力做功。物塊在下落的過程中不可避免的要與小車發(fā)生碰撞，碰撞過程必然要有能量損失，所以要解決的問題：1下降過程中，盡可能的降低下落的速度；2在將要下降到小車時，改變轉速比，使物塊減速下落，進一步減少碰撞損耗。

3．驅動原理：繩拉力為動力。將物塊下落的勢能盡可能多的轉換解決方案

一、小車的勻速運動過程

傳輸功率=轉矩X角速度，通過一系列的齒輪，帶輪，轉軸產(chǎn)生轉速比，使作用在后輪的轉矩和阻尼轉矩平衡，物塊低速勻速下落。在后輪轉軸上安放多個不同半徑的帶輪，微調轉矩，適應不同的環(huán)境下阻力的不同。制作多套后輪，微調轉矩。改變后輪時，也要相應的改變轉向傳動輪的大小，同時保持車身水平，適當調整前輪轉軸的長度。（現(xiàn)場可實現(xiàn)）解決方案

一、小車的勻速運動過程

二、小車的起始和結束過程梯形原動輪的設計實現(xiàn)小車的起動和物塊的從低速到減速下落。減小因碰撞而損失的能量。二、小車的起始和結束過程梯形原動輪的設計實現(xiàn)小車的起動和物塊梯形原動輪梯形原動輪工程訓練大賽無碳小車說明及其計算1.在起始時原動輪的轉動半徑較大，起動轉矩大，有利起動。2.起動后，原動輪半徑變小，轉速提高，轉矩變小，和阻力平衡后小車勻速運動。3.當物塊距小車很近時，原動輪的半徑再次變小，繩子的拉力不足以使原動輪勻速轉動，但是由于物塊的慣性，仍會減速下降，原動輪的半徑變小，總轉速比提高，小車緩慢減速，直到停止，物塊停止下落，正好接觸小車。1.在起始時原動輪的轉動半徑較大，起動轉矩大，有利起動。

在整個過程中，重力勢能完全轉換為小車運動過程的損耗。使小車行進的更遠.在整個過程中，重力勢能完全轉換為小車運動過程的損耗。使小車4．細節(jié)設計車身車輪軸承以減小小車重力和阻力為目的

4．細節(jié)設計車身一.命題二.設計要求三.制作要求四.比賽要求計算分析六.結構分析一.命題主題：無碳小車（三輪）考核內容：設計、工藝、成本分析、工程管理。作品內容：1.“無碳小車”實物作品；

2.加工制作及組裝過程的視頻錄像（10分鐘）；

3.帶有徽標的載荷質量塊（徽標說明）；

4.作品的設計說明書（word、.ppt文稿）；

5.工程管理方案、加工工藝方案、成本分析方案。等一、命題主題：無碳小車（三輪）一、命題1.驅動力：重力勢能，1kg（Q235，Φ50mm*65mm

），落差高500mm；不準使用任何其它的能量形式2.車結構：三輪，1輪導向，2輪驅動；3.轉向輪：最大外徑≥Φ30mm；4.配載荷：不小于400g、外型Φ60mm*20mm；小車其它具體結構和材料選用不作要求。二、設計要求1.驅動力：重力勢能，1kg（Q235，Φ50mm*65m1.校內制作：自主制作全部零件。2.比賽現(xiàn)場制作：（進入第二競賽環(huán)節(jié)后）小車轉向輪（1）計算機三維造型；（2）加工制作，方法可包括：快速成型機制作、機床加工、鉗工方法等；（3）組裝調試。三、制作要求1.校內制作：自主制作全部零件。三、制作要求預賽：在指定賽道，比賽繞過障礙多少和行走距離。文件原文——四、比賽要求預賽：四、比賽要求集中參賽：（與預賽的時間、地點關系？）四、比賽要求集中參賽：（與預賽的時間、地點關系？）四、比賽要求集中參賽：（與預賽的時間、地點關系？）四、比賽要求集中參賽：（與預賽的時間、地點關系？）四、比賽要求總成績：四、比賽要求總成績：四、比賽要求五、計算分析力分析——小車質量P0，重力P0g=地面支反力N0小車驅動力矩M=等效力偶F0×D/2

（小車驅動力）F0=2M/D

M由G獲取例如：M=G×Φ/2=F0×D/2（暫不計效率）

此時

F0=G×Φ/DG=1kgGΦ五、計算分析力分析——G=1kgGΦ五、計算分析力約束——（克服運行阻力的最小值和不打滑的最大值）克服運行阻力：車體運行阻力包括慣性阻力和靜阻力慣性阻力（N）=P0

×a(小車啟動加速度)靜阻力一般包括基本阻力、彎道阻力、坡道阻力、氣流阻力等

基本阻力(N)=P0

gw式中：g重力加速度；w

運行阻力系數(shù)，實驗得出經(jīng)驗數(shù)據(jù)，約0.01。

F0

＞

P0

(a+

gw

)（注意，命題中沒有運行時間要求）地面對小車摩擦阻力Ff

，

Ff

=P0g×f（摩擦系數(shù)）不打滑條件F0

＜Ff

=P0g×fG=1kg五、計算分析力約束——G=1kg五、計算分析做功分析——設：S為小車行走距離，mm，η為小車總效率，

F0×S=G×500mm×η

則：S=G×500mm×η/F0

前面防滑計算得出：F0

＜Ff

=P0g×f可見：為了增大小車行走距離，為了避免能量損失不打滑，在保證能夠驅動小車行走的前提下，

F0

越小越好。

F0=G×Φ/D

G=1kgGΦ五、計算分析做功分析——G=1kgGΦ五、計算分析效率分析——小車總效率η

，包括機械傳動效率；能量轉換效率等部分機械傳動效率見右表能量轉換過程中的效率損失練習查找資料五、計算分析效率分析——六、結構分析主要考慮：能量轉化機構、傳動機構、轉向機構、車體結構；不主張遙控。

重力勢能轉換為動能動能和勢能總稱為機械能，包括：（1）動能