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无碳小车说明书-何云磊王清梅

何凤伟

LT

第2篇绕“8”字型曲线

一绪论

1.1本届竞赛主题

本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。

1.2比赛要求

要求经过一定的前期准备后，在比赛现场完成一套符合本命题要求的可

行装置，并进行现场竞争性运行考核。每个参赛作品要提交相关的设计、工

艺、成本分析和工程管理4项报告。

1.3竞赛命题：以重力势能驱动的具有方向控制功能

的自行小车

设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定

重力势能转换来的。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一用

质量为1Kg的重块（￠50×65mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差400

±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许从小车上掉

落。图1为小车示意图。

要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转获得，

不可使用任何其他的能量来源。

要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适

应放有不同间距障碍物的竞赛场地。

要求小车为三轮结构，具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自

主完成。

图1：无碳小车示意图

1.4竞赛项目I：

竞赛小车在前行时能够自动交错绕过赛道上设置的障碍物。障碍物为直

径20mm、高200mm的多个圆棒，沿直线等距离摆放。以小车前行的距离

和成功绕障数量来综合评定成绩。见图2。

图2：无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图

二方案设计

2.1小车的设计方法

小车的设计一定要做到目标明确，通过对命题的分析确定基本设计思

路，以创新和灵感为主线，设计过程中综合需要综合考虑材料、加工、制

造成本等几方面因素。

根据小车功能设计要求——即小车在前行时能够自动避开赛道上设置

的障碍物，小车前进的路线具有一定的周期性；考虑到小车转向时速度有损

失，小车前进的线路是命题设计要求的最优解。

结构的设计与成本分析、加工工艺设计统筹考虑，力求产品的最优化设

计。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

设计发明理论方法。采用了MATLAB、PROE等软件辅助设计。下面是我

们设计小车的流程——如图所示：

明确小车的任

确定方案

小车功能

初步参数

可行的

参数

组合几种可行

选择材料确

否

评

评改

是

2.2方案说明

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（车架、原动机构、传动机构、转向机构、

行走机构、微调机构）。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。下面为我们设计图框

车架三角底板式

骨架式

绳轮式

原动机构