PAGE4-第二屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)報(bào)告總頁(yè)第1頁(yè)產(chǎn)品名稱(chēng)：無(wú)碳小車(chē)編號(hào)（評(píng)審時(shí)填寫(xiě)）1、設(shè)計(jì)概述<一>.減輕車(chē)重:減輕小車(chē)質(zhì)量，在保證小車(chē)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的前提下盡一切力量減小車(chē)身質(zhì)量，在4J前提下理論上可以行駛更遠(yuǎn)的距離，同時(shí)速度方面也有相應(yīng)的提高。減輕質(zhì)量應(yīng)該至少?gòu)膬蓚€(gè)方面入手：1）對(duì)于不需要的結(jié)構(gòu)盡量不要，比如小車(chē)車(chē)輪我們不需要一個(gè)完整實(shí)體的小車(chē)車(chē)輪，可以在中掏空很多洞，這樣在結(jié)構(gòu)上對(duì)質(zhì)量有所減輕。2）選材上，在滿(mǎn)足剛度要求的前提下，選擇密度更小的材料來(lái)制作，也能減輕車(chē)身。<二>.運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)：對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)的調(diào)整。通過(guò)對(duì)小車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)的調(diào)整來(lái)保證小車(chē)在前進(jìn)的時(shí)候軌跡更加平滑。實(shí)現(xiàn)方式：對(duì)小車(chē)運(yùn)行軌跡、車(chē)身的長(zhǎng)度、寬度量化，通過(guò)人工計(jì)算和電腦計(jì)算確定出最佳的長(zhǎng)寬和運(yùn)行軌跡。調(diào)節(jié)小車(chē)重心。通過(guò)在設(shè)計(jì)時(shí)候?qū)χ匦牡恼{(diào)制使小車(chē)運(yùn)行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)彎的時(shí)候轉(zhuǎn)矩更小。該過(guò)程仍然采用量化。在實(shí)際操作中，通過(guò)調(diào)節(jié)附加重物，使小車(chē)的重心達(dá)到調(diào)節(jié)。<三>.可調(diào)參數(shù)：由于在比賽過(guò)程中需要抽簽選擇產(chǎn)生一個(gè)新的障礙物間距，以及不同的場(chǎng)地環(huán)境，有各種變量因素，所以小車(chē)在設(shè)計(jì)過(guò)程通過(guò)對(duì)小車(chē)的一些主要參數(shù)采用變量控制，在實(shí)際競(jìng)賽中可以更好的適應(yīng)場(chǎng)地，走出更好的效果。2、設(shè)計(jì)方案根據(jù)規(guī)則，驅(qū)動(dòng)小車(chē)行駛過(guò)程的所有能量來(lái)自于1kg重塊從400mm高度垂直下落的重力勢(shì)能并要求在行駛中避障，因此可以將設(shè)計(jì)過(guò)程分為三個(gè)環(huán)節(jié)：能量轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能環(huán)節(jié)、傳動(dòng)環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)向環(huán)節(jié)。如何將重塊的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛持續(xù)行駛的動(dòng)能是小車(chē)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，本方案將飛輪作為能量存儲(chǔ)的工具，當(dāng)重物下降速度增大時(shí)，飛輪的動(dòng)能增加，把能量貯蓄起來(lái)；當(dāng)重物下降到最低位置時(shí)，飛輪動(dòng)能減少，把能量釋放出來(lái)。<一>.運(yùn)動(dòng)軌跡:小車(chē)從賽道一側(cè)越過(guò)一個(gè)障礙后，整體穿過(guò)賽道中線且障礙物不被撞倒；重復(fù)上述動(dòng)作，直至小車(chē)停止。小車(chē)在越過(guò)多個(gè)障礙物時(shí)，所形成的軌跡類(lèi)似于正弦曲線。考慮到兩點(diǎn)之間直線距離最短，所以在小車(chē)越過(guò)障礙后使小車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡為直線。而在穿越障礙物時(shí)走弧線，由于小車(chē)前輪在轉(zhuǎn)彎后不會(huì)馬上回直，所以在此過(guò)程中考慮小車(chē)前輪恢復(fù)。<二>.轉(zhuǎn)向裝置:由于在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要轉(zhuǎn)向，所以我們制定了前輪作為轉(zhuǎn)向輪，后兩輪作為驅(qū)動(dòng)輪的方案。即通過(guò)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，使其能做周期性來(lái)回?cái)[動(dòng)。為改變小車(chē)方向而設(shè)計(jì)一個(gè)與后輪轉(zhuǎn)軸相連的大齒輪，當(dāng)小車(chē)前輪桿連接點(diǎn)與大齒輪圓心之間水平間距為ΔL時(shí)，小車(chē)可以直線行走。所以可以通過(guò)改變小車(chē)前輪桿連接點(diǎn)與大齒輪圓心的水平距離L來(lái)控制小車(chē)轉(zhuǎn)向。3、設(shè)計(jì)結(jié)果（1）總體設(shè)計(jì)1）小車(chē)采用三輪結(jié)構(gòu)，其中前輪為轉(zhuǎn)向輪，兩后輪在同一軸上，一輪主動(dòng)，一輪隨動(dòng)；2）總體尺寸：長(zhǎng)×寬×高為299×175×623；3）小車(chē)總質(zhì)量為1500克。（2）能力轉(zhuǎn)化裝置：(2)能量轉(zhuǎn)化裝置：重塊的重力勢(shì)能通過(guò)線繩→滑輪→繞線軸→齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)化為小車(chē)的動(dòng)能。小車(chē)啟動(dòng)需要較大的驅(qū)動(dòng)力矩，平穩(wěn)行走時(shí)較小，我們創(chuàng)造性地將繞線軸設(shè)計(jì)為錐面螺紋與圓柱面相結(jié)合，保證了小車(chē)的行走平穩(wěn)運(yùn)行。(3)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：①傳動(dòng)比確定：“s”形曲線其波長(zhǎng)為2m。通過(guò)計(jì)算，小車(chē)完成“s”型曲線一周期，驅(qū)動(dòng)輪須轉(zhuǎn)4轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)1個(gè)周期，因此可以確定小車(chē)的總傳動(dòng)比為1:4。=2\*GB3②將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為二級(jí)齒輪傳動(dòng)，并將總傳動(dòng)比平均分配，使結(jié)構(gòu)緊湊。=3\*GB3③驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)把一個(gè)后輪定為驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)后輪設(shè)為隨動(dòng)。=4\*GB3④轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：車(chē)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)通過(guò)空間四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)曲柄的長(zhǎng)短來(lái)控制軌跡的振幅，調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)短來(lái)控制軌跡偏向，從而使小車(chē)軌跡處于最佳狀態(tài)。=5\*GB3⑤重塊高度可調(diào)：繞線過(guò)程難免存在誤差，我們創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了重塊高度調(diào)整機(jī)構(gòu)，保證了重塊落差為500±2mm，同時(shí)也可使小車(chē)的出發(fā)位置更為準(zhǔn)確。=6\*GB3⑥為防止倒下的障礙干擾車(chē)輪，我們創(chuàng)造性地添加了護(hù)罩。4、總結(jié)和體會(huì)依稀記得第一次接觸無(wú)碳小車(chē)在我們的實(shí)訓(xùn)課上，當(dāng)時(shí)的任課老師一再地強(qiáng)調(diào)這個(gè)比賽對(duì)我們自身以及學(xué)院的重要性，還特別地說(shuō)此次比賽只允許機(jī)械院參加，鼓勵(lì)我們積極參與其中。對(duì)于我們2010級(jí)學(xué)生來(lái)說(shuō)，理論上的知識(shí)當(dāng)然比不上那些學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐了，更別提實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)了，然而參加這個(gè)比賽必定是要投入大量的人力物力的，有很大的可能到最后換來(lái)的不會(huì)是獎(jiǎng)牌。但是我們骨子里有著初生牛犢不怕虎的精神，就算再累再苦，我想我們也會(huì)堅(jiān)持下去的。全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽是面向在校大學(xué)生的一項(xiàng)綜合性工程能力競(jìng)賽，內(nèi)容上與高校工程訓(xùn)練教學(xué)相銜接，綜合體現(xiàn)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、制造工藝能力、實(shí)際動(dòng)手能力、工程管理能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。競(jìng)賽的目的在于激發(fā)大學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究與探索的興趣，加強(qiáng)大學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和合作精神的培養(yǎng).一開(kāi)始我們組隊(duì)的時(shí)候就出現(xiàn)許多問(wèn)題，無(wú)碳小車(chē)概念一點(diǎn)不清楚，CAD、UG軟件一點(diǎn)不會(huì)。隨著我們制圖工作的推進(jìn)，類(lèi)似這樣瑣碎的小問(wèn)題不斷地出現(xiàn)，真的，有那么一瞬間有想過(guò)要放棄，但是看著團(tuán)隊(duì)的成員們?cè)诳嗫嗨妓鹘鉀Q問(wèn)題的辦法時(shí)，再想想當(dāng)時(shí)我們決定要參加比賽時(shí)的雄心壯志，只要我們相信自己，我們一定能行。在制作過(guò)程中讓我印象最深刻的一次是我們?cè)谧鰰r(shí)，沒(méi)有考慮全面，導(dǎo)致了。那個(gè)時(shí)候這真的像是一盆冷水澆到了我們頭上，當(dāng)時(shí)因?yàn)檫€有多的材料，我們有打算重新做一個(gè)加載盒的意向，因?yàn)榇蠹乙庖?jiàn)不一致，最后小組成員開(kāi)會(huì)后決定，只能靠砂紙把底部木片交接的地方磨薄。考慮到時(shí)間這個(gè)因素，這真的是個(gè)浩大的工程呢，我覺(jué)得在那次以后大家更加團(tuán)結(jié)了，我們似乎看到了希望的曙光。一路堅(jiān)持下來(lái)，我們?nèi)〉昧艘稽c(diǎn)成績(jī)，是信念在支撐著我們做事，這點(diǎn)在隊(duì)長(zhǎng)的身上體現(xiàn)地淋漓盡致，一旦被激發(fā)起斗志，我也是個(gè)不服輸?shù)娜耍F(xiàn)在仍然很清楚地記得省賽選撥時(shí)我們?nèi)齻€(gè)是怎樣憑著一股韌勁兒在一個(gè)星期的時(shí)間里讓模型有了質(zhì)的飛躍，那種為了目標(biāo)竭盡全力的干勁兒只有親身體會(huì)的人才懂得其中的樂(lè)趣。我的秘籍——堅(jiān)持！就模型比賽本身而言，可以簡(jiǎn)單概括為：多想，多畫(huà)，多做，多問(wèn)，遇到困難措手不及也絕不放棄最初的目標(biāo)。努力的過(guò)程是自己的，結(jié)果是別人給的。人越自信就越寬容，眼界越開(kāi)闊就越能客觀理智地看待問(wèn)題解決問(wèn)題。我非常喜歡一句話(huà)：這個(gè)世界上沒(méi)有任何人任何事是事先為你準(zhǔn)備好的。它告誡我世間萬(wàn)物瞬息萬(wàn)變，縱然發(fā)現(xiàn)自己擁有很多，也必須時(shí)刻抱有危機(jī)意識(shí)，激勵(lì)自己保持一顆上進(jìn)的心，不斷進(jìn)取，對(duì)人對(duì)物皆如此，好在其中不變