无碳小车设计与制造
无碳小车设计与制造[20200123185538]
日期： 2012年11月5日 摘要
方案设计阶段根据小车功能要求，根据小车的构成把小车分为车架 、驱动装置、传动系统、转向机构四个模块，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。设定的方案为：车架掏空，减轻重量。载重利用定滑轮，既减轻了重量，又保证重物不滑落、驱动装置采用1Kg重物、传动机构采用齿轮、转向机构采用一对偏心块反置，从而达到，小车走“S”路线。
小车的设计考虑能耗规律分析、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。应用UG软件进行了小车的实体建模。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。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】偏心块；齿轮；无碳小车
引言 1
一、小车的总体设计 2
（一）无碳小车设计目的 2
（二）无碳小车设计思路 2
（三）小车功能设计要求 2
（四）小车的设计方案 3
二、小车的支架设计与加工 6
（一）小车的底部设计 6
（二）小车的支架顶部设计 7
（三）小车的支架顶部加工 7
三、小车的车轮设计 7
四、小车的传动机构设计与加工 8
（一）带轮设计 8
（二）小车带轮的加工 8
（三）小车齿轮设计 9
五、小车的偏心机构设计与加工 10
（一）偏心块的设计 10
（二）小车偏心块的加工 10
六、小车装配与调试 11
（一）装配 11
（二）无碳小车调试 12
总结 13
参考文献 14
谢辞 15
附录 16
(一)、编程 16
(二)、图纸 19
引言
无碳小车在各高校以及省市的工程综合能力竞赛中方兴未艾，这项竞赛对设计、工艺分析、实际操作、工程管理、成本分析等各项技能都提出了要求。有助于创新意识、动手能力、团队协作能力的提高，能培养良好的综合素质，为今后进入企业工作培养良好的职业素养。目的是通过积极参加专业设计大赛增强大学生工程设计、制造意识，增强动手能力，做到课本理论知识与实际动手操作相结合。
现有的各种无碳小车，都是用后轮驱动，前轮转向。我们设计的小车，打算采用后轮驱动并控制转向，经论证，能减小了依靠前轮转向时的所带来的能量消耗，让小车能滑行更远，甚至能超过目前最远的滑行距离。在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段。以低能耗、低污染、低排放，尽可能减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放。达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。在此背景下，“碳足迹”“低碳技术”“低碳生活方式”等一系列新概念应运而生。能源与经济以至价值实行大变革的结果，将为逐步迈向生态文明走出一条新路，即摈弃 20 世纪的传统增长模式，直接应用新世纪的创新技术与创新机制，通过低碳经济模式与低碳生活方式，实现社会可持续发展。
该课题符合当前绿色环保的理念，小车是依靠1Kg重物在0.5m的高度所具有的重力势能获得前行的动力，并通过机构控制，能自行绕过间隔1米的障碍物，本身没有其他任何驱动装置的，较好地宣传了低碳与环保。
一、小车的总体设计
（一）无碳小车设计目的
针对国内外的公司生产的汽车都排放出大量的一氧化碳。而且还不能有效的利用和节省资源，造成环境的污染，为提倡“环保在身边之无碳生活”，研究这门课题，是希望研究出一项比较环保又节约能源的短途代步工具，节能、经济、方便、环保。随着社会科技的发展，人们生活水平不断的提高，人们对于无碳社会的渴求，显得越来越激烈，建设无碳社会，使得生活更加舒适和环保，无污染。因此，无碳小车设计与制造研究显得比较迫切。针对目前现状，设计无碳小车用重力势能转换为机械能提供了一种全新的思路。无污染，环保，并行走的路线，怎样使得重力势能更有效的转换成机械能让小车行走并有效地避开障碍物进行科学整理、归纳和完善。最终以无碳小车代替现代的有碳车，创造出一个无碳的社会。
（二）无碳小车设计思路
小车在整个行进过程中，小车所需要的所有的动力都是来自于悬挂在空中重物的重力势能，应尽可能将重物的势能转化成小车的动力势能。因为能量是有限的，应尽可能简化小车的设计，机构设计越复杂，机构越多，小车的效率就会越低，所以越简单的设计越能将重力势能的高效率的转换成小车的动能。
（三）小车功能设计要求
给定一重力势能，根据能量守恒定律，设计一种可将重力势能转换为机械能并可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20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。以小车前行距离的远近、以及避开障碍的多少来综合评定成绩。
给定重力势能为5焦耳（取g=10m/s2），重物统一用质量为1Kg的重块垂下降落来获得，落差500±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。
要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量形式来转换成小车的动能。
小车要求采用三轮结构（1个前轮，2个驱动轮），具体结构造型以及材料选用均自主设计完成。
1.小车整体设计要求
小车设计过程中需要完成：机械设计、工艺方案设计、经济成本分析和工程管理方案设计。命题中的工程管理能力项要求综合考虑材料、加工、制造成本等各方面因素，提出合理的工程规划。设计能力项要求对参赛作品的设计具有创新性和规范性。命题中的制造工艺能力项以要求综合运用加工制造工艺知识的能力为主。
2.小车转向机构
转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件，同时还需要有特殊的运动特性。能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。能实现该功能的机构有：凸轮机构+摇杆、曲柄连杆+摇杆、曲柄摇杆、差速转弯等等。而我们选择的是通过一对偏心块反置，使转向轮按照严格的正弦曲线形走，实现最终的预想轨迹。
3.小车的传动机构
传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需传递效率高、传动稳定、结构简单等。
运用带轮链接凹形轮和小车，通过齿轮齿数的不同，来改变传动比，以确保固定的周期。
（1）带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振等特点。
（2）齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定。
4.小车的设计方法
小车的设计一定要做到目标明确，通过对命题的分析我们得到了比较清晰开阔的设计思路。作品的设计需要有系统性规范性和创新性。设计过程中需要综合考虑材料 、加工 、制造成本等给方面因素。
小车的设计是提高小车性能的关键。在设计方法上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。
（四）小车的设计方案
1.能量转换设计方案
小车驱动主要靠悬挂在离支架底部50cm处的1kg的重物在下坠过程中并通过细线以及定滑轮连接到小车驱动轴上，经过这样一个系统可以实现把重块的重力势能转化为小车的动能。小车的传动机构通过齿轮啮合齿数的不同，来改变传动比，以确保固定的周期。转向是通过一对偏心块反置，使转向轮按照严格的正弦曲线行走，实现最终的预想轨迹。通过对小车的功能分析小车需要完成重力势能的转换、驱动自身行走、自动避开障碍物。为了方便设计这里根据小车所要完成的功能将小车划分为五个部分进行模块化设计。为了得到令人满意方案，采用扩展性思维设计每一个模块，寻求多种可行的方案和构思。将给定的重力势能通过滑轮组合等转化为小车所需要的能量。首先，通过滑轮的配合保证小车的动力来源以及速度的稳定。重物与定滑轮连接，通过定滑轮与绳连接，绳固定在小车车轴上。当重物下落时，重力势能通过滑轮组带动皮带轮运动，从而使车轮转动。
日期： 2012年11月5日 摘要
方案设计阶段根据小车功能要求，根据小车的构成把小车分为车架 、驱动装置、传动系统、转向机构四个模块，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。设定的方案为：车架掏空，减轻重量。载重利用定滑轮，既减轻了重量，又保证重物不滑落、驱动装置采用1Kg重物、传动机构采用齿轮、转向机构采用一对偏心块反置，从而达到，小车走“S”路线。
小车的设计考虑能耗规律分析、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。应用UG软件进行了小车的实体建模。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。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】偏心块；齿轮；无碳小车
引言 1
一、小车的总体设计 2
（一）无碳小车设计目的 2
（二）无碳小车设计思路 2
（三）小车功能设计要求 2
（四）小车的设计方案 3
二、小车的支架设计与加工 6
（一）小车的底部设计 6
（二）小车的支架顶部设计 7
（三）小车的支架顶部加工 7
三、小车的车轮设计 7
四、小车的传动机构设计与加工 8
（一）带轮设计 8
（二）小车带轮的加工 8
（三）小车齿轮设计 9
五、小车的偏心机构设计与加工 10
（一）偏心块的设计 10
（二）小车偏心块的加工 10
六、小车装配与调试 11
（一）装配 11
（二）无碳小车调试 12
总结 13
参考文献 14
谢辞 15
附录 16
(一)、编程 16
(二)、图纸 19
引言
无碳小车在各高校以及省市的工程综合能力竞赛中方兴未艾，这项竞赛对设计、工艺分析、实际操作、工程管理、成本分析等各项技能都提出了要求。有助于创新意识、动手能力、团队协作能力的提高，能培养良好的综合素质，为今后进入企业工作培养良好的职业素养。目的是通过积极参加专业设计大赛增强大学生工程设计、制造意识，增强动手能力，做到课本理论知识与实际动手操作相结合。
现有的各种无碳小车，都是用后轮驱动，前轮转向。我们设计的小车，打算采用后轮驱动并控制转向，经论证，能减小了依靠前轮转向时的所带来的能量消耗，让小车能滑行更远，甚至能超过目前最远的滑行距离。在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段。以低能耗、低污染、低排放，尽可能减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放。达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。在此背景下，“碳足迹”“低碳技术”“低碳生活方式”等一系列新概念应运而生。能源与经济以至价值实行大变革的结果，将为逐步迈向生态文明走出一条新路，即摈弃 20 世纪的传统增长模式，直接应用新世纪的创新技术与创新机制，通过低碳经济模式与低碳生活方式，实现社会可持续发展。
该课题符合当前绿色环保的理念，小车是依靠1Kg重物在0.5m的高度所具有的重力势能获得前行的动力，并通过机构控制，能自行绕过间隔1米的障碍物，本身没有其他任何驱动装置的，较好地宣传了低碳与环保。
一、小车的总体设计
（一）无碳小车设计目的
针对国内外的公司生产的汽车都排放出大量的一氧化碳。而且还不能有效的利用和节省资源，造成环境的污染，为提倡“环保在身边之无碳生活”，研究这门课题，是希望研究出一项比较环保又节约能源的短途代步工具，节能、经济、方便、环保。随着社会科技的发展，人们生活水平不断的提高，人们对于无碳社会的渴求，显得越来越激烈，建设无碳社会，使得生活更加舒适和环保，无污染。因此，无碳小车设计与制造研究显得比较迫切。针对目前现状，设计无碳小车用重力势能转换为机械能提供了一种全新的思路。无污染，环保，并行走的路线，怎样使得重力势能更有效的转换成机械能让小车行走并有效地避开障碍物进行科学整理、归纳和完善。最终以无碳小车代替现代的有碳车，创造出一个无碳的社会。
（二）无碳小车设计思路
小车在整个行进过程中，小车所需要的所有的动力都是来自于悬挂在空中重物的重力势能，应尽可能将重物的势能转化成小车的动力势能。因为能量是有限的，应尽可能简化小车的设计，机构设计越复杂，机构越多，小车的效率就会越低，所以越简单的设计越能将重力势能的高效率的转换成小车的动能。
（三）小车功能设计要求
给定一重力势能，根据能量守恒定律，设计一种可将重力势能转换为机械能并可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20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。以小车前行距离的远近、以及避开障碍的多少来综合评定成绩。
给定重力势能为5焦耳（取g=10m/s2），重物统一用质量为1Kg的重块垂下降落来获得，落差500±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。
要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量形式来转换成小车的动能。
小车要求采用三轮结构（1个前轮，2个驱动轮），具体结构造型以及材料选用均自主设计完成。
1.小车整体设计要求
小车设计过程中需要完成：机械设计、工艺方案设计、经济成本分析和工程管理方案设计。命题中的工程管理能力项要求综合考虑材料、加工、制造成本等各方面因素，提出合理的工程规划。设计能力项要求对参赛作品的设计具有创新性和规范性。命题中的制造工艺能力项以要求综合运用加工制造工艺知识的能力为主。
2.小车转向机构
转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件，同时还需要有特殊的运动特性。能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。能实现该功能的机构有：凸轮机构+摇杆、曲柄连杆+摇杆、曲柄摇杆、差速转弯等等。而我们选择的是通过一对偏心块反置，使转向轮按照严格的正弦曲线形走，实现最终的预想轨迹。
3.小车的传动机构
传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需传递效率高、传动稳定、结构简单等。
运用带轮链接凹形轮和小车，通过齿轮齿数的不同，来改变传动比，以确保固定的周期。
（1）带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振等特点。
（2）齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定。
4.小车的设计方法
小车的设计一定要做到目标明确，通过对命题的分析我们得到了比较清晰开阔的设计思路。作品的设计需要有系统性规范性和创新性。设计过程中需要综合考虑材料 、加工 、制造成本等给方面因素。
小车的设计是提高小车性能的关键。在设计方法上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。
（四）小车的设计方案
1.能量转换设计方案
小车驱动主要靠悬挂在离支架底部50cm处的1kg的重物在下坠过程中并通过细线以及定滑轮连接到小车驱动轴上，经过这样一个系统可以实现把重块的重力势能转化为小车的动能。小车的传动机构通过齿轮啮合齿数的不同，来改变传动比，以确保固定的周期。转向是通过一对偏心块反置，使转向轮按照严格的正弦曲线行走，实现最终的预想轨迹。通过对小车的功能分析小车需要完成重力势能的转换、驱动自身行走、自动避开障碍物。为了方便设计这里根据小车所要完成的功能将小车划分为五个部分进行模块化设计。为了得到令人满意方案，采用扩展性思维设计每一个模块，寻求多种可行的方案和构思。将给定的重力势能通过滑轮组合等转化为小车所需要的能量。首先，通过滑轮的配合保证小车的动力来源以及速度的稳定。重物与定滑轮连接，通过定滑轮与绳连接，绳固定在小车车轴上。当重物下落时，重力势能通过滑轮组带动皮带轮运动，从而使车轮转动。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/2098.html
