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8"字无碳小车设计方案 绪论
1 .竞赛题目
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而得到
的。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为 1Kg的标准祛码（0 50 X 65 mm ,碳钢制作）来
获彳4 4J能量，要求祛码的可下降高度为 400 ±2mm。标准祛码始终由小车承载，不允许从小车
上掉落。图1为小车示意图。
图一
要求小车在行走过程中完成所有动作所需的能量均由此给定重力势能转换而得， 不可以使用任何
其他来源的能量。 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。在 300〜500mm范围内产生一个“ 8”字
型赛道障碍物间距值。
2 .工作原理
重物块从距小车底板 400mm的高处下落，带动主动轴转动，使小车运动，再通过齿轮传动和转
向结构，实现在转动一定周期时，小车进行方向的改变，从而实现 8字的运动轨迹。
3 .设计方法
通过对命题的分析，我们小组有了一个比较清晰的思路。 我们在网上搜集资料，对每个结构的各
种方案进行了比较， 再结合我们的实际情况和自己想法， 最后确定了以下结构。 对于各种参数的
确定，我们只要是对齿轮进行了计算，其他参数是在原有的基础上进行了修改。在设计过程中， 我们主要采用了 Auto CAD 、Solidworks 软件进行辅助设计。
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二设计部分
1车架
车架受力小，精度要求低，考虑到铝板密度小，强度对于小车也足够，而且方便
加工，故本次制作选择3mm厚铝板。
由于我们是后轮单轮驱动，前导向轮与驱动轮的横向距离过大会使小车在绕行 8
字时轨迹不对称，即一个圆大一个圆小。为避免这种情况我们将驱动轮与导向轮 的横向距离取消。
2原动机构
原动机构是把重物的重力势能转化为小车动能的装置 要求
1 .驱动力适中，不至于小车转弯时速度过大倾翻。
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2 .启动时提供足够的加速度使小车开始行走。
3 .到达终点时的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击。同时使重块的动能
尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，不仅浪费了重 物的动能，下落时对车架的冲击还会影响小车的运动。
4 .不同场地对驱动力的要求不同，因此原动机构需要能调节驱动力。
1 .启动时摩擦力大，因此设计绕线轴的半径较大。
2 .启动后绕线轴半径不变，扭力和阻力平衡，小车匀速前进。
3 .结束时半径再次变小，拉力不足，小车减速运动，重物也减速下降
原动机构整体设计如下
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3 传动机构传动机构是把原动机构的动力传到驱动轮和转向机构。需要满
足传递效率 高、结构简单不易损坏、重量轻、内部摩擦损耗小等要求。 传动稳
定。因此本次制作选择齿轮传动。精度高、齿轮紧凑高效、结构简单、
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4 转向机构 需要满足结构是本次设计的主要部分。转向机构直接决定小车 功能的实现，简单、可微调、摩擦小等基本条件，同时