无动力小车方案设计

第一篇：无动力小车方案设计

常熟理工学院

“无动力小车”活动策划书

一、活动主题：

创新放飞梦想，实践铸就未来

二、活动名称:

常熟理工学院校园科技技能大赛之无动力小车比赛

三、活动目的：

本活动的目的是丰富大学生课余活动，锻炼动手能力，培养团队精神，活跃校园气氛，开拓学生思路，发掘科技人才。无动力小车比赛主要是为大学生搭建一个展示的舞台，让他们有机会参加到科技交流活动来，让他们在和平友好的氛围下展示他们的设计和在科技方面的才华和能力。

四、组织机构

主办单位：常熟理工学院电工电子协会

五、活动时间：

2012年11月中旬

六、参赛对象

常熟理工学院全体学生

七、活动流程

（一）报名阶段：

参赛形式：可以以个人名义和团队参加，团队人数限制在2~4人

之间，全校各学院及社团可以组建自己的小组创造作品进行比赛。报名时间：2012年11月初

报名方式：以填写报名表的形式进行。报名表上注明姓名、院系、班级及联系方式。

（二）赛前说明阶段（到时以短信形式通知参赛选手）具体时间、地点：

a.参赛时所要到的地点（待定）和具体时间（待定）在完成报名工作后，我们会做分组工作。具体分组情况看实际情况。（短信通知）b.比赛评分规则：

I、比赛时会让参赛者于比赛大厅准备比赛，此时才算相应时间和成绩。

II、每队有最多2次机会。

III、比赛评分以

一、作品外观分（分为3分较差、5分普通、8分较好、10分很好）

二、车行驶过程以及时间（30%）

三、是否撞破气球（60%）。c.参赛要求：

I、参赛组准时到场，迟到者作弃权处理

II、参赛组必须严格服从工作人员领导及裁判指挥

III、对成绩有异议者，可以通过有效手段上诉，严禁故意向主办方挑衅，阻碍比赛进行，一有出现取消该团队比赛资格

IV、按要求制作模型（可上网查有关资料），有违背作品要求的团队取消比赛资格。

V、严禁出现徇私舞弊行为，一经发现取消比赛资格

（三）设计要求

a.不得有任何动力装置

b.长 高:25×30CM或30×25CM以内,高 重 车轮数量及形式不限c.比赛的过程中小车的尺寸不得发生任何变化d.释放时车轮必须是静止的e斜面长1米(第一次高:25cm,第二次:20cm)f.跑道为平面、长5米（不含斜面）

g.小车的功效：从加速轨道上抛下并扎破平跑到末端的气球注:气球的直径不小于10cm

（四）比赛流程及规则

a.各团队有最多9天的时间设计作品，比赛前一天于团队代表会议上抽签决定比赛顺序。

b.小车运动过程中滑出轨道则宣告失败c.比赛开始后，选手不能触碰小车d.比赛场所为室内环境

e.考虑到小车的折损，比赛如出现两组或两组以上小车都扎破气球，则加速轨道起点高度由25cm将至20cm再次实验，若依旧存在两组或两组以上小车扎破气球，则结果根据小车重量来判定（轻者得分高）。

八、奖项设置

本次竞赛将设一等奖三队、二等奖六队、三等奖十队、优秀奖若干（具体按参赛团队个数而定）

常熟理工学院电工电子协会

2012年11月

附件：

常熟理工学院

“无动力小车”报名表

备注：请各参赛人员填全院系和班级名称，以便工作人员统计，谢谢！

第二篇：环保无动力小车策划书

环保无动力小车

策

划

书

主办单位： 承办单位：

环保无动力小车大赛

一、活动背景

在这秋高气爽、丹桂飘香，硕果累累的金秋时节，无锡工业职业技术学院科技文化节即将举行，为了丰富大学生校园生活，培养大学生的创新思维能力和动手操作能力，机电工程系生活部《环保无动力小车》比赛也将拉开帷幕。

二、活动主题

科技源于生活，自己动手，发挥想象，团队合作，展现当代大学生的风采。

三、活动目的为学生创造一个展现自我的平台，增进同学之间的感情，提高学生的动手能力，丰富业余生活。

四、主办单位：机电工程系分团委

承办单位：机电工程系生活部

五、活动时间11月 14 日

活动地点

六、活动对象：机电工程系所有新生

七、活动准备

1，准备宣传资料

2，准备报名资料

3，申请活动地点

4，准备活动需要的物品（加速板、米尺、扩音器、书本、纸笔等）

八、活动流程

1、前期宣传：11月4 日，成员深入班级内部进行环保无动力小车比赛的宣传工作，说明无动力小车的设计要求，11 月5 日，进班统计参赛队伍（注：每班最少1组，最多3组）。

2、比赛流程：

1）主持人宣读比赛规程：本次选拔赛以团队形式参赛，每组至多3个人，也可1个人参赛，各团队按照抽签序号依次进行实验，在实验前要对自己的作品进行简短的介绍，包括小车的长，高等。

2）生活部成员记录每位选手的小车行走的距离

3）评委打分，点评。评分标准公布如下：

评分方式：总分=创意分+小车行走距离分

注：小车行走距离分= 滑行分=滑行距离的2倍/车身重量

创意分=结构设计分+做工精细分+美观分+材料分

创意分共10分由评委打分，取其平均值。

九、附件

1、设计要求：

a.不得有任何动力装置；

b.小车尺寸不得大于30*20*20（长*宽*高），车重、车轮数量及形式不限；

c.比赛过程中小车的尺寸不得发生变化；

d.释放时车轮必须是静止的；

e.跑道平面长5米,斜面长1米。

2、比赛过程

a.将小车从斜面静止释放，记录小车在平面跑道上的距离；

b.每组选手有三次机会，取其三次最好成绩；

c.在两次测试之间选手可对作品进行调试，但必须在三分钟内完成且作品尺寸不能发生变化。

b.小车运动过程中滑出轨道则宣告该次成绩无效；

c.测试过程中，选手不得触碰小车亦不得要求暂停；

d.评委根据记录数据进行评分。

生活部2012/10/18

第三篇：动力小车设计总体方案

动力小车设计总体方案

一、内容摘要：

根据要求，本设计方案综合采用了机械设计、传感通讯等技术，将循迹、避障、无线通讯等功能集于一身，通过实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据，从而实现对电动车的智能控制。

二、作品介绍：

本设计作品为动力小车，集远程控制等多种功能于一身,全车长20厘米，宽15厘米，高10厘米，车身主要由有机玻璃板制作，两边各安置两个强劲的减速电机，作为车体前进动力；车体上安置控制模块，用于整车的智能化控制。

三、设计理念：

1、设计理念：

按照比赛要求，参赛作品必须经过爬坡，拉力，避障等过程。小车通过两台电机旋转方向的不同组合来达到控制车体前进、后退、左转弯和右转弯各个方向，同时通过内部的减速齿轮组以获得足够的扭力来爬坡并拉动重物。

2、作品特色：

作品特色主要有以下两点：1）小车主要是通过降低底盘高度来获得低重心，达到

稳定小车作用，从而使小车能够平稳的进行行驶。2）在驱动方面，我们采用了两台减速电机驱动的设计方案，有利于保证车体的扭力与转向。

四、硬件设计及其介绍：

(1)总体布局

小车采用两轮驱动，两台电机旋转方向的不同组合来达到控制车体前进、后退、左转弯和右转弯各个方向。电源安放在主车体底部，主板置于其上，电机安放在船体两侧后端；

(2)机动模块

通过51单片机及L298N驱动芯片控制

四台电机旋转方向的不同组合来达到控制车

体前进、后退、左转弯和右转弯各个方向，具体实现方法为当两台12V电机同时顺时针

转动时，驱动车体向前行驶；当两台电机同

时逆时针转动时，向后行驶；当左侧电机顺

时针转动时，车体向右行驶；当右侧电机顺

时针转动时，车体向左行驶；

(3)无线通讯模块

无线通讯功能的实现主要利用了NRF24L01无线通讯模块，该模块具有传输速度高，抗干扰性较好，能连续收发多字节数据等优点。为了实现无线收发，我们独立设计了一个发送模块和一个接收模块，每个模块都有一片单片机独立驱动，以保证传输速度。

(4)扭力增大模块

为使先小车获得较大扭力，在拉动重物以及爬坡的过程中，根据马达的扭矩速度曲线，使小车运行在最大扭矩对应的速度下。同时根据需要，使用减速曲线将扭力进行放大，以应对比赛要求。

五、可行性分析：

机械部分采用轻质有机塑料板制作，减少车身总体质量，从而减少功耗，减轻了电

源负担；采用减速电机传动，使动力更加强劲行车过程更加平稳，有利于克服较难的赛道要求；采用红外较高灵敏度的红外对管能够实时监测赛道轨迹，同时由于循迹过程中车速并非很快，灵敏度较高的红外对管检测车轮的转动状况也是足够的；L298N能够输出较大的功率，单个芯片用于驱动进行两个减速电机也是足够的；NRF24L01无线传输模块发射频率高，抗干扰性相对较好，同时兼容TTL电平，对于单片机控制也较方便。

六、创新点：

第四篇：动力小车策划

江森创意小车活动策划书

一：活动背景

为提高当代大学生的创新能力，培养大学生创新实践素养，推动高校创新教育的发展，共青团重庆大学委员会与重庆延锋江森汽车部件系统有限公司联合举办“创意动力车”邀请赛。创意动力车邀请赛是基于启发学生利用无限创造力，提升学以致用的动手能力，2014年江森自控在校园新启动的机械车大赛，不仅是一项邀请赛，更是学生与企业相互了解的平台。2014江森自控创意动力车邀请赛期待你的精彩绽放！

二：活动目的本次活动旨在培养同学们的动手能力和团队协作能力，为同学们在以后的工作生涯中打下一些基础，启发同学们利用自己所学的知识来创作出现实可动的作品。

三：活动组织

主办：共青团重庆大学委员会

承办：机械工程学院团委

协办：重庆延锋江森汽车部件系统有限公司

四：参赛对象

参赛对象须为我校具有正式学籍的在校学生，品学兼优，在校期间未受任何处分。鼓励参赛者跨院系、跨专业男女混合组建团队，2人为一组队。五：活动时间

2012年4月22日——5月22日

六：活动内容创意动力车使用2升水，在不使用任何化学/电化学或其他任何辅助方式进行能量转换的前提下，仅通过物理方式将水变成小车前进的所需动力；参赛队伍需要通过创意设计，使能量的到最大程度地转换利用；比赛通过测量动力车的垂直行驶距离评出优胜团队。

七：活动形式

两人一组制作出自己的作品，在重庆大学举办初赛。各组进行PK决出前三名，然后与重庆理工大学的前三名队伍在重庆理工大学进行友谊赛。

八：活动具体内容

（1）、前期宣传、大赛的组织发动（4.21——4.28）

1、在全校范围内充分做好本次大赛的宣传，鼓励广大同学积极参加比赛。宣传方式有：网络平台（重庆大学机械学院团委网站）、海报、横幅、宣传单。

具体实现：A、在校园醒目处悬挂大赛横幅（一食堂、竹林各一个）。

B、制作一定数量的创意宣传海报张贴在各寝室楼下的黑板上方便同学们上下课时了解本次大赛。

C、印制大量的宣传单，由大班长分发到各个班级的班长手中，进而发放到每个同学处。

D、在机械学院团委网站挂上相关比赛的信息及链接。

（2）、报名结束后整理工作

在4月28日报名结束后，对报名情况进行整理，确定参赛队伍数量以及有效的联系方式，通知各个队伍自行购买制作赛车所需材料，并告知他们务必在5月21日前完成赛车制作，以保证5月22日顺利进行比赛。

（3）、比赛的准备工作

在5月22日比赛以前应提前做好比赛的准备。

A、比赛现场的清理工作。可以选择篮球场或者操场跑道等平滑广阔的区域进行比赛，并在比赛开始前对现场进行清理和赛道的划分。（假如比赛当天有雨，应有应急赛场。可提前联系体育馆。）

B、比赛队伍的划分。初步估计参赛队伍在30队左右，可提前通知队伍负责人到工作人员出抽签决定比赛顺序。例如五队五队的进行比赛，把赛场分为5个区域进行比赛。（比赛顺序不影响比赛结果）

C、比赛的主持人。提前选好比赛的主持人。主持人主要是对比赛现场的掌控，组织比赛顺利进行。

D、现场工作人员。如果五队为一轮进行比赛，应至少有5个现场工作人员，在比赛结束时对五支队伍的成绩进行测量。还应有工作人员维护现场秩序，防止观众影响比赛的顺利进行。

E、比赛结果。比赛结果在比赛结束时马上就出来。根据小车跑的垂直距离的长短决出第一、二、三名。由相关工作人员对一二三名的队伍进行通知信息，通知他们有一周的时间对自己的赛车进行改进，并制作PPT对自己的小车结构及原理等进行讲解以便在5月29日在重庆理工大学的友谊赛中使用。

F、比赛结束后对比赛现场进行清理。

（4）、友谊赛

为了搭建高校之间同学的互动学习的交流平台，重庆大学前三支队伍将与重庆理工大学的三支出线队伍在重庆理工大学进行友谊赛，友谊赛包含作品设计理念展示和动力车行驶比赛。（协办方是否可以包车送三支参赛队伍及工作人员和参赛队伍的部分“粉丝”前往重庆理工大学参加友谊赛）

九、奖励方案

1.在友谊赛中，经公平公正裁定，一等奖的团队成员将各获得苹果平板电脑一台；二等奖团队成员将各获得旅行箱一个；三等奖团队成员将各获得电影卡一张，其余三支队伍将获得精美礼品一份。

2.在友谊赛中，前三支获奖团队成员都将可以收到重庆延锋江森汽车部件系统有限公司的公司级活动邀请，包含：重庆延锋江森十一周年庆典、重庆延锋江森团队集会、重庆延锋江森春节晚会、重庆延锋江森“江森派”、重庆延锋江森蓝天计划以及重庆延锋江森实习和校园招聘优先录取权。

3.在友谊赛中，通过现场观众的投票，将在参赛的六支队伍中产生“最佳人气奖”一名，获奖团队成员将各获得拍立得照相机一台。

十、经费预算

如果比赛当天下雨的话，租用体育馆需要 300元；

比赛成绩测量卷尺15元*5=75元个；

横幅、海报、宣传单由协办方提供暂不考虑费用；

第五篇：无碳小车说明书

无碳小车说明书

（本小组选择的竞赛项目是竞赛项目二）

一、小车整体说明

小车整体结构上面，我们根据小车功能要求和机器的构成（原动机构、传动机构、执行机构、控制部分），把小车分为驱动部分、转向部分两个模块进行分析和设计。

在此基础上，小车采用三轮机构，后轮驱动，前轮转向，重物下落的过程中通过齿轮传动机构，将重物的重力势能转化为小车运动的动能，在后轮驱动下，再通过转向机构中的凸轮传动，将后轮的行走转化为前轮的转向，以便达到预期的要求。

考虑到竞赛项目二要求的桩距是（400±100）mm，小车车身在允许范围内应尽可能小，并且行走的轨迹也要尽可能的短，这样才能够避免小车车身碰到障碍物或者小车驶出乒乓球桌。

二、驱动部分

原理分析：根据小车功能要求，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。该自行小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上，绕相距一定距离的两个障碍沿8字形轨迹绕行，绕行时不可以撞倒障碍物，不可以掉下球台。以小车绕行的圈数、以及碰倒或避开障碍的多少来综合评定成绩。在设计要求中，驱动部分是将物块重力势能转化为小车的动能，并在有限的动能下，使小车能够移动尽可能多的距离，让成绩达到尽可能好。

机构分析：为达到既定要求，首先，在驱动机构上，我们通过一个绳轮驱动机构将重物的重力势能转化为小车后轮的驱动动能，具体就是将绳子绕过高40cm的定滑轮，一端连在重物上，另一端固定的绕在驱动轴上，通过重物下落带动驱动轴转动，进而实现后轮的驱动。然后，为了使小车运动的距离达到尽可能长，我们使用了一个齿轮传动机构，通过齿轮的运转和传递，使得在绳长确定即能量一定的情况下，小车后轮转动的圈数越多，进而尽可能的增加绕行的圈数，但在这个过正中，不能因为摩擦力的情况而发生自锁现象，在这些情况下，我们抉择出最佳的传动比和传力绳。驱动结构简图如下

三、传动转向部分

要实现尽可能多的使小车重复完成绕八字运动，传动及转向结构是关键，此处我们来分析一下转向机构。

基本原理：

1、传动机构：传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车绕的圈数更多及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需达到传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等要求。在这些要求上我们想过以下几种方法来解决：

1、不用其它额外的传动装置，直接由动力轴驱动轮子和转向机构，此种方式效率最高、结构最简单。在不考虑其它条件时这是最优的方式。

2、.带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但其效率及传动精度并不高。不适合本小车设计。

3.齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定但价格较高。因此在第一种方式不能够满足要求的情况下优先考虑使用齿轮传动。

2、转向机构：转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件，同时还需要有特殊的运动特性。能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。

能实现该功能的机构有：凸轮机构摇杆、曲柄连杆摇杆、曲柄摇杆、差速转弯等等。

凸轮：凸轮是具有一定曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。优点：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便；缺点：凸轮轮廓加工比较困难。在本小车设计中由于：凸轮轮廓加工比较困难、尺寸不能够可逆的改变、精度也很难保证、重量较大、效率低能量损失大（滑动摩擦）

曲柄连杆摇杆 优点：运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小，制造方便，已获得较高精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。缺点：一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往比较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中做平面复杂运动和作往复运动的构件所长生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。在本小车设计中由于小车转向频率和传递的力不大故机构可以做的比较轻，可以忽略惯性力，机构并不复杂，利用 MATLAB 进行参数化设计并不困难，加上个链接可以利用轴承大大减小摩擦损耗提高效率。对于安装误差的敏感性问题我们可以增加微调机构来解决。曲柄摇杆 结构较为简单，但和凸轮一样有一个滑动的摩擦副，其效率低。其急回特性导致难以设计出较好的机构。差速转弯 差速拐是利用两个偏心轮作为驱动轮，由于两轮子的角速度一样而转动半径不一样，从而使两个轮子的速度不一样，产生了差速。小车通过差速实现拐弯避障。差速转弯，是理论上小车能走的最远的设计方案。和凸轮同样，对轮子的加工精度要求很高，加工出来后也无法根据需要来调整轮子的尺寸。（由于加工和装配的误差是不可避免的）综合上面分析我们选择曲柄连杆摇杆作为小车转向机构的方案。

机构分析：首先，要实现绕八字运动，可以采用圆柱凸轮+摇杆。设计适当的沟槽，圆柱凸轮做定轴转动时，通过高副接触可以使从动件获得连续不断的任意往复运动，通过分析走八字时转向轮的运动规律可以获得摇杆的运动规律，以此规律为依据可以分析出圆柱凸轮沟槽的轨迹。其次，要使八字尽可能多，这就要求我们必须减少能量损失，提高能量利用率。考虑到齿轮具有效率高，工作可靠，传动比稳定的特点，我们采用齿轮传动，通过一对啮合的直齿轮机构将驱动住的转动传递给圆柱凸轮。另外为尽量减小摩擦带来的能量损失，可通过使用润滑油润滑的方式来减小摩擦。小车传动及转向结构简图如下

四、理论分析

（1）小车轨迹形状及长度

我们是根据伯努利双扭线来设计小车的8字轨迹，它的直角方程是（x²+y²）²=a²（x²-y²），轨迹的周长C=5.244a，双纽线

考虑到小车运动的实际情况，上图中m,n两点代表两木桩，在autoCAD中画出mn=300mm,400mm,500mm的图像，求出周长。然后用EXCEL的函数功能求出不同桩距的相关数据

autoCAD绘制的双纽线

Excel表格。

（2）圆柱凸轮沟槽的确定

1/21/2通过伯努利双扭线，解出y=（-x2+（8a2x2+a4）/2-a2/2），yy，=-x+4ax/(8x2+a2)1/2，求出y，这样可以求出轮子的转角为α，因为转动杆的长度和前轮与转动副的距离一定，分别可设b，a，c，利用三角函数求得杆的转角为β=arcsin（csinα/b）(β取钝角)，这样沟槽的函数h=a*sin（α+β），利用h的变化设计沟槽，使轮子按照预定的轨迹转动。

（3）小车后轮直径齿轮传动比

设小车运动轨迹长度为S，驱动轴齿轮对与凸轮同轴齿轮的传动比为i，后轮直径为D。根据设计要求，小车完成一次八字，圆柱凸轮旋转一周，后轮旋转i 周，即

i×πD=S

D=S/πi