结构设计方案格式

-1-第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛无碳小车结构设计方案课程名称：重力势能驱动小车中南赛（项目四）设计题目：结构方案设计指导老师：马克新学生姓名：陈洁林、陈星、王振宇电话：152003401002016年12月5日-2-第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛The5thNationalUndergraduateEngineeringTrainingIntegrationAbilityCompetition结构设计方案StructureDesignScheme编号（此栏由赛务工作人员填写）装订线学校名称：湖南科技大学参赛项目：项目Ⅳ（中南赛）-3-第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛The5thNationalUndergraduateEngineeringTrainingIntegrationAbilityCompetition结构设计方案StructureDesignScheme参赛项目中南赛1、设计思路根据命题要求设计一符合的“重力势能驱动小车”，将其从一定高度自由放下，将重力势能转化为行进动能。设计过程分为三个部分：方案设计、技术设计、实物调试三大部分，通过对每一部分的深入了解，层层把关，以达到我们最终的目的。方案设计：为依照命题要求小车行进过程中为走直线且不可使用滚动轴承，并要保持很好的平稳性。故小车结构应该尽量减小摩擦，降低其重心两大方面下手。技术设计：为从材料的选择以及材料的尺寸考虑，材料一般选用铝合金各方面性能较为优良，依次为根据小车重量设计材料的尺寸，要使其在安全范围内工作。实物调试：为制造、安装以及设计方面多存在一些问题，要依据问题对小车进行调试。此三个环节一环扣一环，从头开始尽量完善每一环节，以达到命题要求。2、小车出发定位方案根据命题要求小车由一定高度的斜坡自由释放，行进过程要保持直线，故释放时要尽量保持小车初始方向与赛道方向一致，方法如下：第一：用两块挡板从两侧夹住小车，并将小车放置在赛道前进方向的中间，然后量取挡板前后与赛道边缘的距离，以此保证初始位置的对中性。第二：将小车前端放置在出发线上。后端用棉线将其固定在后方一定距离，释放时将其剪断即可。此法可防止手动造成其他的影响。上述两步准备好以后将两侧挡板拿开，剪断棉线即可（断口尽量靠近小车以免残留过长，影响小车前进）。3、总结和体会参与此次项目无论是从知识或者是经验上都得到了很大的提升，这次项目的意义就在于鼓励大学生积极参与其中，自我创新以及动手实践的全面综合性过程。知识固然重要但不会学以致用等于白学，唯有通过实践，才能反应问题所在，与理论相结合，验证思想的正确性。再者也鼓励我们大胆创新设想，世界在发展，科技在进步，很多时候需要我们用非传统、不一样的方法来解决问题，知识是无尽的需要我们不断去探索，同时也开阔自己的思维。与此同时我也明白很多时候不逼自己一把，自己都不知道自己还是同样可以做的很好。产品名称小车共4页第1页编号装订线学校名称：湖南科技大学参赛项目：项目Ⅳ（中南赛）-4-第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛The5thNationalUndergraduateEngineeringTrainingIntegrationAbilityCompetition结构设计方案StructureDesignScheme参赛项目中南赛4、结构设计创新特色说明应此次命题要求设计“重力势能驱动小车”，设计小车打破一般思维主要有以下几点创新设计:一、结构简单；二、主轮加大厚度以及直径改动；三、车体前后设计缓冲装置；详细介绍如下：一、结构简单根据命题要求此次为下车从规定高度延一定坡度下滑，行进一段距离后经过一圆弧坡后又行进一段距离再次进过一圆弧坡，此过程不需要转向。行进过程重力势能全部转化为摩擦做功，故应尽量减小摩擦才能使得车子走的更远。简化车身以减少不必要的摩擦，所以以最简单两轴两侧板以及四轮组成，不采用底板。并未采用底板，一来底板面积大质量所占比大；二则车轴与底板之间还需要固定，底板上还要安装定位零件，又多出一误差，较无底板两轴平行度低，不容易控制。二、主轮加大厚度以及直径改动小车行进过程中，需要保持很好的方向，如果采用一般设计思维采用较薄的，直径较大的轮子，由于制造误差，以及安装误差等，综合产生的影响很大，为此我们采用加大号的厚轮子，可大大减小误差，从而提高稳定性。但这样轮子质量过多，很可能使得小车总质量超过规定的质量3kg，所以把轮子靠近中间部分去处一定材料，这样一可以减少材料，二是这样轮子转动惯性矩大，有飞轮效果，在总质量不超过3kg情况下使得轮子所占质量尽量最大。一则可降低车架的质量，减小主轴所受力矩；二来轮子质量大转动惯性大，有助于行进；三、车体前后设计缓冲装置小车前后加有两弧形铝板，一端与轴连接，一端安装一辅轮，两板之间再用连接轴固定。缓冲翼可绕轴旋转，并用弹簧或橡皮筋将其与车架连接，当小车前轮下坡且离水平地面10cm左右辅轮开始接触。此结构的好处在于可以降低小车下坡时的冲击，使小车行进平稳。再者此结构还可调整方向，如果车体在到达水平地面前车体有所倾斜，则有一边先着地，受力要大。而另外一边瞬间受力不变且小于先触地，将使得车体向理论前进方向偏移。采用储能方式有以下缺点：1、会增加重心，小车下坡时容易翻车；2、储能能量损耗大，小车行进距离会大大减小；蓄能重物提供力矩要克服下坡坡时的阻力以及重力分力，容易使得下坡小车轮子卡死，从而失去本身意义。产品名称小车共4页第2页编号装订线学校名称：湖南科技大学参赛项目：项目Ⅳ（中南赛）-5-序号名称材料数量1主轮铝合金42主轴45钢23侧板铝合金24缓冲翼铝合金45固定轴铝合金36螺栓45钢47辅轮尼龙48定位轮尼龙49铜套黄铜810连接轴铝合金211M10螺帽412M6螺母2813M4螺母814M6垫片815M4垫片816弹簧492111451513610781214316小车装配图比例第3页第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛1:1共4页装订线学校名称：湖南科技大学参赛项目：项目Ⅳ（中南赛）-6-小车装配爆炸图比例第4页第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛1:1共4页装订线装订线学校名称：参赛项目：学校名称：湖南科技大学参赛项目：项目Ⅳ（中南赛）