发布时间 : 星期六 文章无碳小车设计毕业说明书更新完毕开始阅读b4d4214077c66137ee06eff9aef8941ea76e4b27
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1.绪论
1.1小车功能设计概述 能量转化及几何精度分析
依据设计任务，可分析知重力势能转化的能量的流失主要集中在一下几个方面：
小车前进的动能2、重物的动能3、摩擦消耗：轮子和地面之间的摩擦消耗，传动系统的摩擦消耗4、前轮及其转向机构的摆动动能
图2-1：能量传递方向
本次设计的主要任务是设计一个可以自动绕开障碍物的小车，且以前进的距离作为设计成功与否的标志，因此怎样提高能量利用率是一个至关重要的设计难题。
由于固定的传动比关系，重物下降的速度和前轮及其转向机构的角速度与小车前进的速度成正比，而小车前进的越快，重物的下降速度也会越快，重物的动能越大，前轮及其转向机构的角速度也会越大，动能增大，由于小车下落到小车底盘上面，重力势能全部转化为小车底板的弹性势能能量完全损失，因此，小车前进的速度和重物下降的速度应在合理的范围内尽量小。
另外一个至关重要的参数就是小车的几何精度，为了减小摩擦，小车将要使用大量轴承，轴承的精度以及轴承孔的同轴度和精度将会严重影响小车在摩擦上的能量消耗，较高的精度等级将会大大减小小车的摩擦能量损失。传动系统传动轴的直线度也会影响轴承的摩擦损失，传动轴较高的直线度将会减小轴承的摩擦损失。在同样精度的情况下，轴承的尺寸越小，轴承转动一周时，滚子滚动的周长越小，摩擦消耗的能量也越小，有利于提高能量利用率，因此轴承的尺寸在满足强度的情况下应尽可能的小。
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轮子和地面之间的摩擦损失取决于轮子的材料，车轮的大小和小车的重量，车轮越大与地面的滚动摩阻越小，车轮的材料硬度越高与地面的滚动摩阻越小，所以小车应选取硬度比较高有比较轻的材料，车轮以及车架的材料使用亚克力加工。
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1.2无碳小车整体设计
依据以上概述和分析，无碳小车的设计总体上可以分为：小车车体的设计、转向系统的设计，传动系统的设计，轨迹调整机构的设计，重力势能转化系统的设计和速度控制系统的设计六大系统。
各个系统要需要满足的要求如下：
（1）小车车体：承载小车的重量，连接小车的各个部件，各个尺寸要求合理，车体有较好的刚性，并且重量较小，能最大限度的降低小车的重心；
（2）转向系统：实现小车转向轮的左右摆动，要求左右摆角要相等，有利于减小压力角，并且要易于加工和调整，有较好的稳定性；
(3)传动系统：实现动力的传递以及运动的传递，并且要求前轮与后轮有一定的传动比，有利于提高能量利用率和有较好的工艺性；
(4)方向调整机构：实现小车整体摆动角度的微调，调整小车的运动轨迹，实现稳定的无极调节；
(5)重力势能转化系统：实现重力势能的转化，转化的效率要高，有利于减轻小车重量；
(6)速度控制系统：控制小车在合理的速度范围内匀速前进，使小车有较好的速度稳定性，且能够适应较大的场地变化。
同类小车设计现状：
（1）设计小组所使用的转向机构大致有：曲柄滑块机构、曲柄滑块改进机构、凸轮机构、偏心轮机构、圆柱凸轮机构、曲柄拨杆机构、倾斜圆盘机构等。其原理的共性为：将转动转化为摆动或者往复运动。其中曲柄滑块改进机构和偏心轮机构应用的较多，成绩也较好。曲柄拨杆机构应用较少
（2）设计小组小车的能量转化基本上都是利用绕线方式，即通过滑轮和拉线，重物依靠重力拉动缠绕在驱动轴上的拉线，直接将能量转化利用，只有少数队伍将转化的能量储存储存成飞轮的动能，然后再利用。实践证明，将能量直接转化利用的方法减少了中间环节，提高了能量的利用率，有利于小车跑出更远的距离。
（3）小车的车体结构基本上都是左右对称结构，少数队伍使用非对称结构，车体的外形尺寸大部分在长150mm到250mm，宽130mm到200mm的范围内，实践证明，对称结构的小车更加稳定，能够有效的提高成绩，非对称结构的小车需要加大尺寸才能或的同样的稳定性。
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