1、主讲人 何凡,第二届全国大学生工程训练 综合能力竞赛命题分析,一. 命题 二. 设计要求 三. 制作要求 四. 比赛要求计算分析 六. 结构分析,主 题：无碳小车（三轮） 考核内容：设计、工艺、成本分析、工程管理。 作品内容：1.“无碳小车”实物作品；2.加工制作及组装过程的视频录像（10分钟）；3.带有徽标的载荷质量块（徽标说明）；4.作品的设计说明书（word、.ppt 文稿）；5.工程管理方案、加工工艺方案、成本分析方案。等,一、命题,1.驱动力：重力势能，1kg（Q235， 50mm*65mm ），落差高500mm；不准使用任何其它的能量形式 2.车结构：三轮，1轮导向，2轮驱动； 3
2、.转向轮：最大外径30mm； 4.配载荷：不小于400g、外型60mm*20mm；小车其它具体结构和材料选用不作要求。,二、设计要求,1.校内制作：自主制作全部零件。 2.比赛现场制作：（进入第二竞赛环节后）小车转向轮（1）计算机三维造型；（2）加工制作，方法可包括：快速成型机制作、机床加工、钳工方法 等；（3）组装调试。,三、制作要求,预赛：在指定赛道，比赛绕过障碍多少和行走距离。文件原文,四、比赛要求,集中参赛：（与预赛的时间、地点关系？）,四、比赛要求,集中参赛：（与预赛的时间、地点关系？）,四、比赛要求,总成绩：,四、比赛要求,五、计算分析,力分析 小车质量P0 ，重力P0 g=地面支
3、反力N0小车驱动力矩M=等效力偶F0D/ 2（小车驱动力）F0=2M/D M由G获取 例如：M= G / 2= F0D/ 2（暂不计效率）此时 F0= G /D,G=1kg,五、计算分析,力约束 （克服运行阻力的最小值和不打滑的最大值）克服运行阻力： 车体运行阻力包括惯性阻力和静阻力 惯性阻力（N）=P0 a (小车启动加速度) 静阻力一般包括基本阻力、弯道阻力、坡道阻力、气流阻力等 基本阻力(N)=P0 g w 式中：g 重力加速度；w 运行阻力系数，实验得出经验数据，约0.01。F0 P0 (a+ g w ) （注意，命题中没有运行时间要求）地面对小车摩擦阻力Ff ，Ff = P0 g f
4、（摩擦系数） 不打滑条件 F0 Ff = P0 g f,G=1kg,五、计算分析,做功分析 设：S为小车行走距离，mm，为小车总效率，F0 S =G 500mm 则： S =G 500mm / F0 前面防滑计算得出：F0 Ff = P0 g f 可见： 为了增大小车行走距离， 为了避免能量损失不打滑， 在保证能够驱动小车行走的前提下， F0 越小越好。F0= G /D,G=1kg,五、计算分析,效率分析 小车总效率 ，包括 机械传动效率； 能量转换效率 等部分机械传动效率见右表能量转换过程中的效率损失练习查找资料,六、结构分析,主要考虑：能量转化机构、传动机构、转向机构、车体结构；不主张遥控
5、。,重力势能转换为动能 动能和势能总称为机械能，包括： （1）动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能，动能的标志是运动。 （2）重力势能：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能，重力势能的标志是举高。 （3）弹性势能：物体由于发生了弹性形变而具有的能量叫做弹性势能，弹性势能的标志是弹性形变。转化方法很多，如：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，转化步骤越少越好,能量转化机构,六、结构分析,主要考虑：能量转化机构、传动机构、转向机构、车体结构；,包括： 齿轮传动机构、蜗轮蜗杆传动机构、带传动机构、链传动机构、绳传动机构、凸轮机构、连杆机构、气动装置、液动装置、电动装置 等等但是注意：为减少效率损失，传动步骤越少越好,传动机构,六、结构分析,主要考虑：能量转化机构、传动机构、转向机构、车体结构；,非常多，而且繁杂。 注意：命题中是单轮导向，不要拘泥于资料文献的各种框框，要讲究突破思维定势、小巧灵活。能够完成单轴摆动即可。,转向机构,六、结构分析,主要考虑：能量转化机构、传动机构、转向机构、车体结构；,八仙过海各显神通 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.根据“神牛”结构，可不必使用差速器；,车体结构,差速器,谢谢大家,
