任帆++韓梓潤++劉晴

摘 要：“無碳小車”是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，將給定的重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動小車行走并能夠在前行時(shí)自動避開賽道上設(shè)置的障礙物的裝置。該小車由能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和車身構(gòu)成，通過能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)獲得動力來驅(qū)動后輪轉(zhuǎn)動，再通過傳動機(jī)構(gòu)將運(yùn)動傳給轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪周期性轉(zhuǎn)向從而自動避開障礙物。

關(guān)鍵詞：無碳小車；參數(shù)化設(shè)計(jì)；三維軟件設(shè)計(jì)；ProE軟件設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.184

0 引言

隨著社會科技的發(fā)展，人們的生活水平的提高，無碳對于人們來說，顯得越來越重要，建設(shè)無碳社會 ，使得生活更加的環(huán)保，沒有任何的污染。 節(jié)能、環(huán)保、方便、經(jīng)濟(jì)，是現(xiàn)代社會所提倡的?，F(xiàn)在許多發(fā)達(dá)國家都把無碳技術(shù)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，像交通，家具等，這也是我國當(dāng)今所要求以及努力的方向。針對目前這一現(xiàn)狀，我們設(shè)計(jì)了無碳小車模型，用重力勢能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能提供了一種全新的思路，以便更好的解決以上問題。

1 無碳小車的設(shè)計(jì)思路

1.1 能量轉(zhuǎn)化方面

所給定的能量是以物塊下降將重力勢能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的方式來得到，我們采用的是直接轉(zhuǎn)化，通過重物下落來帶動齒輪軸上的繞線輪的轉(zhuǎn)動通過齒輪傳動驅(qū)動后軸轉(zhuǎn)動，以此來達(dá)到重力勢能轉(zhuǎn)為機(jī)械能驅(qū)動小車行走、轉(zhuǎn)向?？紤]到小車路線的準(zhǔn)確性，要求重物下落應(yīng)較緩慢，而且小車是由靜止出發(fā)，且開始的啟動力矩較大，繞線輪采用塔型，來調(diào)節(jié)扭矩，以確保小車平穩(wěn)啟動，并且緩慢勻速運(yùn)動。

1.2 驅(qū)動方面

由上面的能量轉(zhuǎn)化部分得到了小車后軸的驅(qū)動源，再通過齒輪傳遞動力來改變傳動比，調(diào)節(jié)驅(qū)動輪行程距離和轉(zhuǎn)向角度和時(shí)間，使兩者協(xié)調(diào)，達(dá)到完成要求的路徑。根據(jù)各種數(shù)據(jù)以及要求，為了使重物落下相同距離時(shí)，小車在水平面上的前進(jìn)的路程能夠盡量的長，同時(shí)考慮傳動效率的其他因素，我們確定兩齒輪的傳動比為四，小齒輪裝在后輪軸上，大齒輪裝在齒輪軸上。

1.3 轉(zhuǎn)向方面

由上面得到的齒輪軸的轉(zhuǎn)動，連接前輪的轉(zhuǎn)向軸上的橫銷，兩者之間的連接用連個(gè)關(guān)節(jié)軸承，在整個(gè)車的行進(jìn)過程中將實(shí)現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)2 圈前輪支架軸的來回扭轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期的運(yùn)動從而使小車能夠符合運(yùn)動軌跡要求。

2 無碳小車模型設(shè)計(jì)

2.1 小車總體設(shè)計(jì)步驟

2.2 小車爆炸圖

2.3 小車裝配圖

3 結(jié)語

無碳小車的功能運(yùn)用proe進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果可以達(dá)到要求，盡管現(xiàn)在小車的功能拓展還有待研究，但是提供給我們一個(gè)今后節(jié)能減排的方向，經(jīng)過實(shí)際測試，1kg重物從40cm出下落，小車可以走接近20m，符合預(yù)期的結(jié)果。但是在這個(gè)過程中依然存在問題，proe軟件的使用不太方便，仿真分析的結(jié)果不夠精確，總體來說，這個(gè)項(xiàng)目可以在保證娛樂性的同時(shí)，讓讀者們學(xué)到很多知識。小車依然有進(jìn)步的空間，我們有理由相信小車可以有很大的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]李靖華.模塊化的多學(xué)科方法論思考[J].科研管理，2007.

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]王伯平.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[N].3版：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[4]胡越銘，高德文，張瑞，張 欣，高 軒.北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)[J].2014.