装置。该无碳小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物(每间隔 1 米,放置一个直径 20mm 、高 200mm 的弹性障碍圆棒)。给定重力势能为 5焦耳( 取 g=10m/s2 ),竞赛时统一用质量为 1Kg 的重块(￠ 50×65mm,普通碳钢)铅垂下降来获得,落差 500 ± 2mm 。重块落下后,须被小车承载并同小车一起运动,不允许掉落。要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得,不可使用任何其他的能量形式。小车要求采用三轮结构( 1 个转向轮, 2 个驱动轮) ,具体结构造型以及材料选用均由参赛者自主设计完成。要求满足:①小车上面要装载一件外形尺寸为￠ 60×20mm的实心圆柱型钢制质量块作为载荷,其质量应不小于 400 克;在小车行走过程中,载荷不允许掉落。②转向轮最大外径应不小于￠ 30mm 。 2.2 技术要求 1、1个转向轮和 2个驱动轮的设计图3 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图 2、转向轮控制机构的设计计算; 3、轴的设计; 4、轴承的选择; 5、装配图、零件图的绘制; 6、设计计算说明书的编写; 3 动力的获得及传动方案的分析与拟定 3.1 动力的获得题目要求设计以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车。即给定一重力势能, 根据能量转换原理,设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。可见无碳小车的动力完全由重力势能通过能量转化原理得到的机械能所提供。给定重力势能为 5焦耳(取 g=10m/s2 ),质量为 1Kg 的重块(￠ 50×65mm,普通碳钢)铅垂下降来获得,落差 500 ±2mm 。图4 小车的动力系统 3.2 传动方案的分析与拟定由题目可知, 小车由一个转向轮和两个驱动轮组成,可以通过带传动连接驱动轮与传动轴,并由传动轴带动曲柄摇杆转动以控制转向轮的转动,从而控制小车的运行方向。如图 4所示:
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