无碳小车设计说明书（一等奖作品）1- 副本(4)

图五

由于理论分析与实际情况有差距，只能通过理论分析得出较优的方案而不能得到最优的方案。因此我们设计了一种机构简单的小车，通过小部分的改动便可以改装成其它方案，再通过试验比较得到最优的小车。

三 技术设计

技术设计阶段的目标是完成详细设计确定各零部件的的尺寸。设计的同时综合考虑材料加工成本等各因素。

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3.1建立数学模型及参数确定

通过对小车建立数学模型，可以实现小车的参数化设计和优化设计，提高设计的效率和得到较优的设计方案。充分发挥计算机在辅助设计中的作用。

3.1.1能耗规律模型

为了简化分析，先不考虑小车内部的能耗机理。设小车内部的能耗系数为

1??，即小车能量的传递效率为?。小车轮与地面的摩阻系数为?，理想情况

下认为重块的重力势能都用在小车克服阻力前进上。则有

?Ni*???Risi??mgh?i?1?3?N?mg ?i总??i?1Ni为第i个轮子对地面的压力。 Ri为第i个轮子的半径。 Si为第i个轮子行走的距离

3m总为小车总质量

为了更全面的理解小车的各个参数变化对小车前进距离的变化下面分别从1.轮子与地面的滚动摩阻系数、2.轮子的半径、3.小车的重量、4.小车能量转换效率。四方面考虑。

通过查阅资料知道一般材料的滚动摩阻系数为0.1-0.8间。下图为当车轮半径分别为（222mm，70mm）摩阻系数分别为0.3，0.4，0.5.....mm时小车行走的距离与小车内部转换效率的坐标图（图六）

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由上图六可知滚动摩阻系数对小车的运动影响非常显著，因此在设计小车时也特别注意考虑轮子的材料，轮子的刚度尽可能大，与地面的摩阻系数尽可能小。

同时可看到小车为轮子提供能量的效率提高一倍小车前进的距离也提高一倍。因此应尽可能减少小车内部的摩擦损耗，简化机构，充分润滑。

图七为当摩阻系数为0.5mm，车轮半径依次增加10mm时的小车行走的距离与小车内部转换效率的坐标图

图六

图七

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由图可知当小车的半径每增加1cm小车便可多前进1m到2m。因此在设计时应考虑尽可能增大轮子的半径。

3.1.2运动学分析模型 符号说明： 驱动轮半径 齿轮传动比

驱动轮A与转向轮横向偏距 驱动轮B与转向轮横向偏距 驱动轴（轴2）与转向轮中心距离 曲柄轴（轴1）与转向轮中心距离 曲柄的旋转半径

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摇杆长 连杆长

轴的绳轮半径r2

a、驱动：

当重物下降dh时，驱动轴（轴2）转过的角度为d?2，则有

dhd?2?r2

则曲柄轴（轴1）转过的角度

d?2d?1?i

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