無碳小車一等獎匯報及控制改良

1、無碳小車系統(tǒng)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化無碳小車系統(tǒng)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題專題1：純機(jī)械無碳小車：純機(jī)械無碳小車專題專題2：電控?zé)o碳小車：電控?zé)o碳小車 命題的要求與方案的構(gòu)想？命題的要求與方案的構(gòu)想？1.以重力勢能驅(qū)動的自行小車以重力勢能驅(qū)動的自行小車2.具有方向控制功能的自行小車具有方向控制功能的自行小車1.1設(shè)計方法設(shè)計方法1.2小車進(jìn)行模塊化設(shè)計小車進(jìn)行模塊化設(shè)計1.2-1車架車架(三角底板、骨架式三角底板、骨架式)車架不用承受很大的力，精度要求低?？紤]到重量車架不用承受很大的力，精度要求低?？紤]到重量加工成本等，車架采用木材加工制作成三角底板式。加工成本等，車架采用木材加工制作成三角底板式?？梢酝ㄟ^回收

2、廢木材獲得，易加工?？梢酝ㄟ^回收廢木材獲得，易加工。1.2-2原動機(jī)構(gòu)原動機(jī)構(gòu)（繩輪式、鏈條機(jī)構(gòu)、彈簧儲能式）（繩輪式、鏈條機(jī)構(gòu)、彈簧儲能式）1.驅(qū)動力適中，不至于小車拐彎時速度過大傾翻，或重塊晃動厲害影響行走。驅(qū)動力適中，不至于小車拐彎時速度過大傾翻，或重塊晃動厲害影響行走。2.到達(dá)終點前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊。到達(dá)終點前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊。3.機(jī)構(gòu)簡單，效率高機(jī)構(gòu)簡單，效率高。1.2-3傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)（直齒輪、錐齒輪、帶輪直齒輪、錐齒輪、帶輪）1.直接由動力軸驅(qū)動輪子和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡單。直接由動力軸驅(qū)動輪子

3、和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡單。2.帶輪具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸震等特點但其效率及傳帶輪具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸震等特點但其效率及傳動精度并不高。不適合本小車設(shè)計。動精度并不高。不適合本小車設(shè)計。3.齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定但價格較高。因此在齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定但價格較高。因此在第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮使用齒輪傳動。第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮使用齒輪傳動。1.2-4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。既能減少摩轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，

4、直接決定著小車的功能。既能減少摩擦耗能，又要帶動轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。擦耗能，又要帶動轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。凸輪凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動時，通過高副接觸：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動?？梢允箯膭蛹@得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動。優(yōu)點：只需設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭蛹玫饺我獾念A(yù)期運(yùn)動，而優(yōu)點：只需設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到任意的預(yù)期運(yùn)動，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便；缺點：凸輪輪廓加工比較困難。且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便；缺點：凸輪輪廓加工比較困

5、難。曲柄連桿曲柄連桿+搖桿搖桿：優(yōu)點：運(yùn)動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤：優(yōu)點：運(yùn)動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度。滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度。缺點：一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運(yùn)動規(guī)律或運(yùn)動軌跡，且設(shè)計較為缺點：一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運(yùn)動規(guī)律或運(yùn)動軌跡，且設(shè)計較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運(yùn)動要求較多或較復(fù)雜時，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副數(shù)往往復(fù)雜；當(dāng)給定的運(yùn)動要求較多或較復(fù)雜時，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副數(shù)往往比較多，這樣就使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低。比較多，這樣就使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低。差速轉(zhuǎn)彎差速轉(zhuǎn)彎：差速拐是利用兩個偏心輪作

6、為驅(qū)動輪，由于兩輪子的角速度：差速拐是利用兩個偏心輪作為驅(qū)動輪，由于兩輪子的角速度一樣而轉(zhuǎn)動半徑不一樣，從而使兩個輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。小一樣而轉(zhuǎn)動半徑不一樣，從而使兩個輪子的速度不一樣，產(chǎn)生了差速。小車通過差速實現(xiàn)拐彎避障。車通過差速實現(xiàn)拐彎避障。1.2-5行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)雙輪同步驅(qū)動：雙輪同步驅(qū)動：必定有輪子會與地面打滑，由于滑動摩擦遠(yuǎn)比滾動摩必定有輪子會與地面打滑，由于滑動摩擦遠(yuǎn)比滾動摩擦大會損失大量能量，同時小車前進(jìn)受到過多的約束，無法確定其軌擦大會損失大量能量，同時小車前進(jìn)受到過多的約束，無法確定其軌跡，不能夠有效避免碰到障礙。跡，不能夠有效避免碰到障礙。雙輪差速驅(qū)動：雙輪差

7、速驅(qū)動：可以避免雙輪同步驅(qū)動出現(xiàn)的問題，可以通過差速器可以避免雙輪同步驅(qū)動出現(xiàn)的問題，可以通過差速器或單向軸承來實現(xiàn)差速。差速器涉及到最小能耗原理，能較好的減少或單向軸承來實現(xiàn)差速。差速器涉及到最小能耗原理，能較好的減少摩擦損耗，同時能夠?qū)崿F(xiàn)滿足要運(yùn)動。摩擦損耗，同時能夠?qū)崿F(xiàn)滿足要運(yùn)動。單輪驅(qū)動單輪驅(qū)動:即只利用一個輪子作為驅(qū)動輪，一個為導(dǎo)向輪，另一個為即只利用一個輪子作為驅(qū)動輪，一個為導(dǎo)向輪，另一個為從動輪。就如一輛自行車外加一個車輪一樣。從動輪與驅(qū)動輪間的差從動輪。就如一輛自行車外加一個車輪一樣。從動輪與驅(qū)動輪間的差速依靠與地面的運(yùn)動約束確定的。其效率比利用差速器高，但前進(jìn)速速依靠與地面的

8、運(yùn)動約束確定的。其效率比利用差速器高，但前進(jìn)速度不如差速器穩(wěn)定，傳動精度比利用單向軸承高。度不如差速器穩(wěn)定，傳動精度比利用單向軸承高。 1.2-6微調(diào)機(jī)構(gòu)微調(diào)機(jī)構(gòu)一、由于前面確定了轉(zhuǎn)向采用曲柄連桿一、由于前面確定了轉(zhuǎn)向采用曲柄連桿+搖桿方案，由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)對搖桿方案，由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)對于加工誤差和裝配誤差很敏感，因此就必須加上微調(diào)機(jī)構(gòu)，對誤差進(jìn)行修于加工誤差和裝配誤差很敏感，因此就必須加上微調(diào)機(jī)構(gòu)，對誤差進(jìn)行修正。正。二、是為了調(diào)整小車的軌跡（幅值，周期，方向等），使小車走一條最優(yōu)二、是為了調(diào)整小車的軌跡（幅值，周期，方向等），使小車走一條最優(yōu)的軌跡。的軌跡。2.1功能的設(shè)計功能的設(shè)計3.1小車運(yùn)動仿真分析小車運(yùn)動仿真分析 專題專題2：電控?zé)o碳小車？：電控?zé)o碳小車？1.以重力勢能驅(qū)動的自行小車以重力勢能驅(qū)動的自行小車2.電控裝置：主控電路必須采用帶單片機(jī)的電路，電路的設(shè)計及制作、檢測元電控裝置：主控電路必須采用帶單片機(jī)的電路，電路的設(shè)計及制作、檢測元器件、電機(jī)（允許用舵機(jī)）及驅(qū)動電路自行選定。電控裝置所用電源為器件