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1、合肥工业大学大学生创新工程训练综合能力选拔赛无碳小车设计说明书组员：周勇，刘建明，李国玮，黄晰昀，张斌，王传华。指导老师：朴老师目录1. 摘要2. 引言3. 目的4. 工作原理和设计理论推导5. 主要创新点摘要：本作品是依据竞赛命题主题“无碳小车”，提出一种“无碳”方法，带动小车运行，即给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转化为机械能并用来驱动小车行走的装置。该小车能够自动避开赛道上设置的障碍物（每隔1米，放置一直径为20mm，高为200mm的弹性障碍圆棒）。此模型最大的特点是通过转盘的转动带动连杆驱动前轮，进行周期性摆动，从而实现近似正弦曲线轨迹，越过障碍物，完成任务。本
2、文将对无碳小车的设计过程，功能结构特点等进行详细介绍。并介绍创新点。一、 引言1.1随着社会科技的发展，人们的生活水平的提高，无碳对于人们来说，显得越来越重要，建设无碳社会 ，使得生活更加的环保，没有任何的污染。1.2节能、环保、方便、经济，是现代社会所提倡的。现在许多发达国家都把无碳技术运用到各个领域，像交通，家具等，这也是我国当今所要求以及努力的方向。针对目前这一现状，我们设计了无碳小车模型，用重力势能转化为机械能提供了一种全新的思路，以便更好的解决以上问题。二、 目的 本作品设计的目的是围绕命题主题“无碳小车”，即不利用有碳资源，根据能量转化原理，利用重力势能驱动带动具有方向控制功能的小
3、车模型。这种模型比较轻巧，结构相对的简单，能够成功的将重力势能转化为小车的动能，从而完成小车前行过程中的所有动作。三、 工作原理和设计理论推导（1）总体结构无碳小车模型主要由一个转动系统和驱动系统组成。主要部件如后轮驱动轴、转盘、连杆等的实照如下：图一：无碳小车实际图（2）设计理论指导及说明2.1无碳小车模块结构介绍：驱动系统： 主要由滑轮组和后轮轴组成。通过线的传动进行运动的组合。B图二：后轮轴驱动核心图三：滑轮组运动的转换转向系统：主要由转盘和连杆组成。转盘的圆周运动通过连杆转化为前轮的摆动。图四：转盘及连杆2.2无碳小车设计的理论指导：2. 2.1小车的运动原理：如上图所示，重物下降时带
4、动后轮轴的转动，后轮轴的转动带动B轮的转动，通过线传动驱动转盘的转动，再通过连杆将转盘周期性的转动转化为前轮的摆动。由后轮的直线运动与前轮的摆动运动结合一起，从而实现了近似正弦曲线的运动轨迹，完成任务。2.2.2小车各个尺寸的推导：根据题目中赛道的宽度为2m，以及每隔1m，放置一个直径20mm的弹性障碍圆棒，以及赛道的大致行走路线如下图98cm35cmm图五： 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图由于小车的行驶轨迹越接近直线越过的障碍物就越多，但又考虑到小车不能碰到障碍物，综合实际情况，我们组将小车的宽度定为15cm，长度为25cm . 后轮直径15cm。前轮直径5cm。B轮与装盘的直径比为1:5.5，转向系统：根据小车的行走路线近似的模拟为正弦曲线，由于实际的尺寸可算得振幅为0.35m，波长为2m，所以可以近似的求出轨迹方程为：Y=0.35sinx；求导得在每个位置上的转角的正切大小： Y=0.35cosx；我们可以的前轮的最大转角为为36。四、 主要创新点（1） 采用了动滑轮的设计，使得增加行驶的路程。（2） 转向系统采用转盘与连杆的组合，并且在转盘上加工了一条沟糟，这样可以对连杆末端的位置进行微调，从而对幅角进行调控。