《精编》无碳小车培训讲座

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1、第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛培训讲座 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介第3章 无碳小车 相关机构及其设计第4章 无碳小车 相关零部件设计和选用第5章 无碳小车 的安装和调试第6章 无碳小车 相关报告编写第7章历届参赛作品简介和演示第8章 无碳小车 比赛的时间节点和主要要求 目录 1 1竞赛实施方案 1 2竞赛命题及规则 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 1 1竞赛实施方案 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 一 竞赛宗旨二 参赛对象与要求三 竞赛目的与意义四 竟赛组织形式五 竞赛时间与日程六 竞赛场地与设施七

2、 竞赛奖项设置八 竞赛秘书处联系电话 全国大学生工程训练综合能力竞赛是公益性的大学生科技创新竞技活动 是教育部 财政部资助的大学生竞赛项目 是有较大影响力的国家级大学生科技创新竞赛 目的是加强学生创新能力和实践能力培养 提高本科教育水平和人才培养质量 为开办此项竞赛 经教育部高教司批准 专门成立了全国大学生工程训练综合能力竞赛组织委员会和专家委员会 竞赛组委会秘书处设在大连理工大学 第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛由教育部高教司主办 大连理工大学承办 一 竞赛宗旨 竞赛为人才培养服务 竞赛为教育质量助力 竞赛为创新教育引路 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 三 竞赛目的与意义

3、竞赛的目的在于激发大学生进行科学研究与探索的兴趣 加强大学生工程实践能力 创新意识和合作精神的培养 竞赛内容与高校工程训练教学相衔接 综合体现大学生机械创新设计能力 制造工艺能力 实际动手能力 工程管理能力和团队合作能力 二 参赛对象与要求全国高校在校全日制本科学生 无专业限制 要求以组队的形式通过所在学校报名参赛 参赛队的领队和指导教师总数不超过2人 参赛学生不超过3人 参赛作品的设计及制作统一按照竞赛秘书处发布的命题及其规则进行 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 四 竟赛组织形式本竞赛实行校 省 或多省联合形成的区域 全国三级竞赛制度 本届国赛设有2个竞赛项目 各省级或区域赛

4、区 根据省级或区域竞赛的成绩 按照择优原则 对应每个竞赛项目可推荐不超过2支参赛队 每校参加同一个竞赛项目的参赛队只能有1支 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 五 竞赛时间与日程省级竞赛或区域竞赛要求在2013年3月20日之前完成 全国决赛初定在2013年6月份举行 具体日程 2013年6月7日 周五 全天报到 裁判工作会议 两委会工作会议 领队会议2013年6月8日 周六 开幕式 第一阶段竞赛 场上车赛 报告评审2013年6月9日 周日 第二阶段竞赛 加工制作 装调 场上赛车 闭幕式 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 六 竞赛场地与设施主场地一 大连理工大学刘长春

5、体育馆中心馆主场地二 大连理工大学工程训练中心主场地一为车赛场地 2300平米 地面为国际室内球类竞赛用标准复合木地板 主场地二为加工制作装调竞赛场地 配有普车 普铣 数车 数铣和快速成型等比赛用机床 配有钳工工作台和钻床等设施设备 加工竞赛需要的通用工卡量具由参赛队自带 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 七 竞赛奖项设置全国竞赛设一 二 三等奖及优秀奖 优秀组织奖 优秀指导教师等奖项 一 二等奖比例分别为25 和35 由竞赛组委会向获奖的参赛队和参赛选手 指导教师颁发获奖证书 省级竞赛的奖项设置由省级竞赛组委会参照全国竞赛奖项设置方式自行决定 第1章第三届全国大学生工程训练综合

6、能力竞赛简介 八 竞赛秘书处联系电话0411 84708699大连理工大学工程训练中心办公室电话 传真0411 84708693 800013941197024 李喆 E mail xlzx 网址 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 1 2竞赛命题及规则 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 一 本届竞赛主题二 本届竞赛命题三 本届竞赛项目四 奖项分配 一 本届竞赛主题 无碳小车越障竞赛 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运行装置 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 第1章第三届全国大学生工

7、程训练综合能力竞赛简介 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而来 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 普通碳钢 50 65mm 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 下图为小车示意图 另外 要求小车为三轮结构 小车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 二 本届竞赛命题 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 之所以叫 无碳小车 是因为不能依靠任何与碳相关的能源来驱动小车前进 例如电能

8、燃料等 唯一可以利用的就是一个质量为1Kg 落差为400mm的普通碳钢重块铅垂落下时所具有的重力势能 根据能量转换原理将它转换为小车前进的动能 让小车动起来 二 本届竞赛命题 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 竞赛项目I 绕障自行小车 S字型 三 本届竞赛项目 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 竞赛项目 绕障自行小车 8字型 四 奖项分配1 竞赛项目I 奖项分配 按 竞赛项目I 参赛队数的30 获得一等奖 随后的40 获得二等奖 其余获得三等奖或优秀奖 中途放弃比赛者无奖 一等奖在I A组中产生 按总成绩ZIA由多到少

9、排名 相同者并列 按所需一等奖名额 按成绩由高到低颁发一等奖 I A组剩余队伍颁发二等奖 其余二等奖名额在I B组中产生 按总成绩ZIB由多到少排名 相同者并列 按所余二等奖名额 按成绩由高到低颁发二等奖 I B组剩余队伍视具体情况颁发三等奖 优秀奖或无奖 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 2 竞赛项目 奖项分配 按 竞赛项目II 参赛队数的30 获得一等奖 随后的50 获得二等奖 其余获得三等奖或优秀奖 中途放弃比赛者无奖 一等奖在II A组中产生 按总成绩ZIIA由多到少排名 相同者并列 按所需一等奖名额 按成绩由高到低颁发一等奖 II A组剩余队伍颁发二等奖 其余二等奖名额

10、在II B组中产生 按总成绩ZIIB由多到少排名 相同者并列 按所余二等奖名额 按成绩由高到低颁发二等奖 II B组剩余队伍视具体情况颁发三等奖 优秀奖或无奖 第1章第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛简介 2 1 无碳小车 功能分析 2 2 无碳小车 方案设计 2 3 无碳小车 工作原理 2 4 无碳小车 结构组成 2 5 无碳小车 设计理念 2 6 无碳小车 设计方法 2 7 无碳小车 设计参数的确定 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 2 1 无碳小车 功能分析 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 在机械产品的设计中 我们首先要做的是对功能需求进行仔细 认真 透彻地分析 并尽可能

11、的将产品的功能模块化 然后对每个模块用相应的机构来实现其功能 最后再通过一些零部件将这些独立的机构连接成一个整体 这样就完成了一个机械产品的设计 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 无碳自行小车 驱动自身行走 自动避障 要设计一个驱动机构将重块的重力势能高效率地转换为小车前行的动能 自动转向机构要让小车周期性地转向 精确地实现预定轨迹 以尽可能多的避开障碍物 重力势能的转换 2 2 无碳小车 方案设计 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 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 自动避开障碍物三个功能 为了方便设计可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

12、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 2 3 无碳小车 工作原理 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 2 4 无碳小车 结构组成 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 无碳小车 通常主要由车体 能量转换 传动和转向等部分组成 其中传动和转向部分主要通过相关机构来实现 其机构的选择设计和相关零部件的设计是整体小车设计性能好坏的关键 注意 因为能量有限

13、 我们应尽可能简化小车的设计 机构设计越复杂 越多 小车的效率就会越低 所以越简单的设计越能将势能高效的利用 2 4 无碳小车 结构组成 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 一 无碳小车 的车体 二 无碳小车 的能量转换部分 四 无碳小车 的传动部分 五 无碳小车 的转向部分 三 无碳小车 的驱动部分 六 无碳小车 的微调部分 一 无碳小车 的车体 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 注意 1 体积不要过大 重量要轻 2 重心要低 3 轮距适中 注意保持稳定性 4 可不必使用差速器 无碳小车 车架结构主要有三角底板式和骨架式 其可使用快速成型或焊制 可使用木材 铝板等 车轮可采用木质板

14、 塑料 有机玻璃等制作 一 无碳小车 的车体 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 影响车体的平衡主要因素 1 底板作为最重要的支承件 是其他支承件连接的基础 由于所承载的负荷比较小 选用厚度较薄 密度较小的板料 为避免薄壁振动 减少能量损耗 薄壁面积较小 2 小车的重块在车上重物支撑杆上方开始下落 距离车底板上面约400mm多 而小车为了节省能量及避障性好 车底板一般又不能选得面积太大 两后轮距不能太大 限制底板的宽度不能大 一 无碳小车 的车体 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 3 整个小车就是一个立式的结构 小车运行起来按避障要求左右转向 牵引绳带动重块在重力的作用下将大幅摆动

15、导致小车倾覆不能行走 因此 要限制重块在小车运行中的摆动 达到车体运行中良好的平衡 4 可通过降低小车底板距离地面的高度来降低整车的重心 达到良好的动态平衡 5 整个车包括重块的重心最好应居于小车三个轮构成的三角形的形心上 保证小车的平稳运行 二 无碳小车 的能量转换部分 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 如何将重块的势能转换为可以驱动车辆持续行驶的动能是小车设计中至关重要的一个环节 其转化方法很多如 绳轮式 弹簧储能式 链轮式 就效率和简洁性来看绳轮最优 直接转化 重力势能带动轮轴转动 间接转化 重力势能其它能量带动轮轴转动蓄能 重力势能各种蓄能装置带动轮轴转动但是注意 为减少能量损失

16、 转化步骤越少越好 输出驱动力可调的绳轮式机构可以通过改变绳子绕在绳轮上不同位置来改变其输出的动力 驱动轴 带轮 三角支架 定滑轮 重物块 细绳 无碳小车对原动机构的要求 1 驱动力适中 不至于小车拐弯时速度过大倾翻 或重块晃动厉害影响行走 2 到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小 避免对小车过大的冲击 3 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 重块本身还有较多动能未释放 能量利用率不高 4 由于不同的场地对轮子的摩擦可能不一样 在不同的场地小车需要的动力也不一样 在调试时也不知道多大的驱动力恰到好处 因此需能根据不同的要求调整其驱动力 5 机构简单 效率高 三 无碳小车 的驱动部分 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 考虑到启动时 需要的力矩大 而在小车行驶的过程中 运动平稳有惯性 需要的力矩小 因此 设计滚筒结构时要加以考虑 驱动轮的驱动分为 单轮驱动和双轮驱动 三 无碳小车 的驱动部分 第2章 无碳小车 工作原理及其组成简介 在车辆转弯时 内外两侧车轮绕同一中心旋转 故在同一时间内 外侧车轮行驶过的曲线距离显然大于内侧车轮 若两侧车轮固定于同一