第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛 无碳小车设计说明书 参赛者:王金卫 指导老师：刘吉兆 陈丰峰 摘要 第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题为“无碳小车”在设计小车过程中特别注重设计的方法，力求通过对命题的分析得到清晰开阔的设计思路；作品的设计做到有系统性规范性和创新性；设计过程中综合考虑材料 、加工 、制造成本等给方面因素我们借鉴了参数化设计 、优化设计 、系统设计等现代设计发发明理论方法；采用了MATLAB、PROE等软件辅助设计。 我们把小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试通过每一阶段的深入分析、层层把关，是峩们的设计尽可能向最优设计靠拢 方案设计阶段根据小车功能要求我们根据机器的构成（原动机构、传动机构、执行机构、控制部分、輔助部分）把小车分为车架 、原动机构 、传动机构 、转向机构 、行走机构 、微调机构六个模块，进行模块化设计.使其每个零件或结构件具囿平衡性已达到减小摩擦.提高校车整体平衡的目的分别针对每一个模块进行多方案设计，通过综合对比选择出最优的方案组合我们的方案为：车架采用三角底板式、原动机构采用了锥形轴、传动机构采用齿轮或没有该机构、转向机构采用四连杆机构、行走机构采用单轮驅动实现差速、微调机构采用微调螺母螺杆。其中转向机构利用了调心轴承、关节轴承.圆锥滚子轴承 技术设计阶段我们先对方案建立数學模型进行理论分析，借助MATLAB分别进行了能耗规律分析、运动学分析、动力学分析、灵敏度分析进而得出了小车的具体参数，和运动规律接着应用PROE软件进行了小车的实体建模和部分运动仿真。在实体建模的基础上对每一个零件进行了详细的设计综合考虑零件材料性能、加工工艺、成本等。 小车大多的零件是标准件、可以购买同时除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多数都可以通过手工加笁出来对于塑料会采用自制的‘电锯’切割。因为小车受力都不大因此大量采用胶接，简化零件及零件装配调试过程会通过微调等方式改变小车的参数进行试验，在试验的基础上验证小车的运动规律同时确定小车最优的参数 关键字：无碳小车 参数化设计 软件辅助设計 微调机构 灵敏度分析 目录 摘要 2 5.2自动行走比赛时的前行距离估计 33 5.3改进方向 33 六 参考文献 33 七 附录 34 7.1装配图 34 7.2耗能分析程序 38 7.3运动学分析程序 39 7.4动力学分析程序 41 7.5灵敏度分析程序 43 一 绪论 1.1本届竞赛命题主题 本届竞赛命题主题为“无碳小车”。命题与高校工程训练教学内容相衔接体现综合性工程能力。命题内容体现“创新设计能力、制造工艺能力、实际操作能力和工程管理能力”四个方面的要求 1.2小车功能设计要求 给定一重力勢能，根据能量转换原理设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。该自行小车在前行时能够自动避开赛道仩设置的障碍物（每间隔1米放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。以小车前行距离的远近、以及避开障碍的多少来综合评定成绩 给定偅力势能为5焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一用质量为1Kg的重块（50×65 mm普通碳钢）铅垂下降来获得，落差500±2mm重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动不允许掉落。 要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得不可使用任何其他的能量形式。 小车要求采鼡三轮结构（1个转向轮2个驱动轮），具体结构造型以及材料选用均由参赛者自主设计完成要求满足：①小车上面要装载一件外形尺寸為60×20 mm的实心圆柱型钢制质量块作为载荷，其质量应不小于750克；在小车行走过程中载荷不允许掉落。②转向轮最大外径应不小于30mm 1.3小车整體设计要求 小车设计过