8字無碳小車PPT稿

8字無碳小車設(shè)計(jì) 機(jī)械工程學(xué)院 成員：吳秀杰 8字無碳小車設(shè)計(jì) 機(jī)械工程學(xué)院 成員： 一： 緒論 1競(jìng)賽主題 “無碳小車越障競(jìng)賽” 2競(jìng)賽命題 本屆競(jìng)賽命題為“以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車”。 設(shè)計(jì)一種小車，驅(qū)動(dòng)其行走及轉(zhuǎn)向的能量是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，由給定重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換而得到的。該給定重力勢(shì)能由競(jìng)賽時(shí)統(tǒng)一使用質(zhì)量為 1Kg的標(biāo)準(zhǔn)砝碼（ 50 65 mm，碳鋼制作）來獲得，要求砝碼的可下降高度為 400 2mm。標(biāo)準(zhǔn)砝碼始終由小車承載，不允許從小車上掉落。 如圖為小車示意圖 要求小車在行走過程 中完成所有動(dòng)作所需的 能量均由此給定重力勢(shì) 能轉(zhuǎn)換而得，不可以使 用任何其他來源的能量。 要求小車具有轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，且此轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競(jìng)賽場(chǎng)地。 要求小車為三輪結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)、材料選用及加工制作均由參賽學(xué)生自主完成。 3.競(jìng)賽項(xiàng)目 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)公開抽簽，在 300 500mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)“ 8”字型賽道障礙物間距值。 3.1 參賽小車拆裝調(diào)試 各隊(duì)選派 2名隊(duì)員，對(duì)本隊(duì)參賽小車上的所有零件進(jìn)行拆卸，然后，根據(jù)公開抽簽產(chǎn)生的障礙物間距調(diào)整并裝配小車。裁判人員根據(jù)爆炸圖進(jìn)行檢查。拆裝工具自帶，現(xiàn)場(chǎng)將提供鉗工臺(tái)。如需使用機(jī)床加工，可提出申請(qǐng)，經(jīng)裁判批準(zhǔn)，可到車間進(jìn)行普車、普銑、鉆孔等常規(guī)加工作業(yè)，所需刀具和量具自備。對(duì)違反規(guī)定的行為按減分法處理。 本項(xiàng)競(jìng)賽內(nèi)容應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，逾時(shí)不能進(jìn)入后續(xù)比賽。 3.2 3D打印設(shè)計(jì)及制作 在比賽現(xiàn)場(chǎng)以公開抽簽的方式從題庫(kù)（不提前發(fā)布）中抽取一個(gè)題目，各隊(duì)的第三名隊(duì)員根據(jù)此題目獨(dú)立進(jìn)行 3D設(shè)計(jì)及打印制作。本項(xiàng)內(nèi)容應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，違規(guī)減分，逾時(shí)不能進(jìn)入后續(xù)比賽。 3.3 “ 8”字型賽道場(chǎng)地常規(guī)賽 小車在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺(tái)（長(zhǎng) 1525mm、寬1370mm）上，繞兩個(gè)障礙物按“ 8”字型軌跡運(yùn)行。障礙物為直徑 20mm、長(zhǎng) 200mm的 2個(gè)圓棒，相距一定距離放置在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺(tái)的中線上，該距離由 4.競(jìng)賽項(xiàng)目開始時(shí)的抽簽產(chǎn)生，以小車完成 8字繞行圈數(shù)的多少來評(píng)定成績(jī)， 如圖 參加“ 8”字型賽道競(jìng)賽的 參賽隊(duì)，使用在現(xiàn)場(chǎng)調(diào) 整裝配后的小車及組委 會(huì)統(tǒng)一提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼 參賽。出發(fā)點(diǎn)自定，每隊(duì) 小車運(yùn)行 2次，取 2次成績(jī) 中最好成績(jī)。 一個(gè)成功的“ 8”字繞障軌跡為：兩個(gè)封閉圖形軌跡和軌跡的兩次變向交替出現(xiàn)，變向指的是：軌跡的曲率中心從軌跡的一側(cè)變化到另一側(cè)。 比賽中，小車需連續(xù)運(yùn)行，直至停止。小車沒有繞過障礙、碰倒障礙、將障礙物推出定位圓區(qū)域、砝碼脫離小車、小車停止或小車掉下球臺(tái)均視為本次比賽結(jié)束 。 二 方案設(shè)計(jì) 通過對(duì)小車的功能分析小車需要完成重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)自身行走、自動(dòng)避開障礙物。為了方便設(shè)計(jì)這里根據(jù)小車所要完成的功能將小車劃分為五個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)（車架、原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、微調(diào)機(jī)構(gòu)） 在選擇方案時(shí)應(yīng)綜合考慮功能、材料、加工、制造成本等各方面因素。 爆炸圖 2.1車架 車架不用承受很大的力，精度要求低。 在組裝、修正過程中需要對(duì)車架進(jìn)行不斷加工、改進(jìn)，材料需要便于加工，所以車架采用輕質(zhì)鋁板材料。 方案設(shè)計(jì) 2.2原動(dòng)機(jī)構(gòu) 原動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是將重塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小車的驅(qū)動(dòng)力。能實(shí)現(xiàn)這一功能的方案有很多種，就效率和簡(jiǎn)潔性來看繩輪最優(yōu)。小車對(duì)原動(dòng)機(jī)構(gòu)還有其他的具體要求。 1.驅(qū)動(dòng)力適中，不至于小車拐彎時(shí)速度過大側(cè)翻，或重塊晃動(dòng)厲害影響行走。2.到達(dá)終點(diǎn)時(shí)重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對(duì)小車過大的沖擊。同時(shí)使重塊的動(dòng)能盡可能的轉(zhuǎn)化到驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)上。 3.采用梯形原動(dòng)輪在起始時(shí)原動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑較大，起伏較大，有利啟動(dòng)啟動(dòng)后，原動(dòng)輪半徑變小，轉(zhuǎn)速提高，轉(zhuǎn)矩變小，和阻力平衡后小車勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)物塊距小車很近時(shí)，原動(dòng)輪的半徑再次變小，繩子的拉力不足以使原動(dòng)輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，但是由于物塊的慣性，仍會(huì)減速下降 纏線機(jī)構(gòu) 方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì) 2.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是把動(dòng)力和 運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輪 上。要使小車行駛的更遠(yuǎn)及按 設(shè)計(jì)的軌道精確地行駛，傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)必需傳遞效率高，傳動(dòng)穩(wěn) 定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕等。齒輪 具有效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作 可靠，傳動(dòng)穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以 使用齒輪傳動(dòng)。 方案設(shè)計(jì) 2.4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是小車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件已獲得等基本條件，同時(shí)還需要有特殊的運(yùn)動(dòng)特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滿足要求的來回?cái)[動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪左右從而實(shí)現(xiàn)拐彎避障的功能。 方案設(shè)計(jì) 2.5行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)分為三個(gè)輪子，即前輪，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，而且輪子有大小之分以及接觸面不同，會(huì)導(dǎo)致摩擦力的不同。由于小車走曲線，兩個(gè)后輪的線速度不一樣，所以才用一個(gè)從動(dòng)輪一個(gè)主動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)差速的問題。 方案設(shè)計(jì) 2.6微調(diào)