竞赛小车在前行时能够自动绕过赛道上设置的障碍物，如图 2。赛道宽度为 2 米，障碍物为直
径 20mm、高 200mm 的圆棒，沿赛道中线从距出发线 1 米处开始按间距 1 米摆放，摆放完成后，将偶
数位置的障碍物按抽签得到的碍物间距变化值和变化方向进行移动（正值远离，负值移近），形成的
即为竞赛时的赛道。这样一来就不能借鉴往年的方案,同时还必须综合考虑材料、加工、制造、成本 装
3.需要对小车的结构进行分析，综合考虑小车的加工工艺，成本，使得到的产品设计合理。
4.在设计的时候需要尽量减轻整车的质量，对小车进行受力分析，保证其行驶过程中运动平稳。
装
2、小车出发定位方案
小车在运动中，其运动轨迹简化为余弦曲线图像，通过小车的传动比以及转向装置曲柄的长度计 算出余弦曲线的幅值，将小车放置于幅值处。
线 各级转矩及摩擦力矩分析： 使小车前进的三个轮子大小，材料不同需要综合考虑，由摩擦理论知道摩
擦力矩与正压力的关系为 M=N-δ （相同材料δ 值相同）。 滚动摩擦力 f=M/R=N*δ /R，故轮子越大小车受摩擦阻力越小，应优化车
订
学校名称：湖南文理学院芙蓉学院
线
产品名称
小车
共7 页
第4页
编号
-4-
参赛项目：无碳小车 S 型赛道
装 订 线
学校名称： 湖南文理学院芙蓉学院
小车装配图
比例
第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛
1:3
第 5页 共 7页
-5-
参赛项目：无碳小车 S 型赛道
装 订 线
学校名称：湖南文理学院芙蓉学院
小车装配爆炸图
的了解。 在团队中我们学会了团队协作，学会融入团队，带领团队，精诚协作。 同时也积累了机械设计，制造的经验，为将来走入社会，为国家社会做贡献打下基础。
产品名称
小车
共 7页
第1页
编号
-2-
参赛项目：无碳小车 S 型赛道
第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛
The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition
在传动方面我们采用齿轮传动，应为齿轮传动稳定，可靠。我们采用 2 根轴，轴设计成阶梯轴， 这样可以限制轴的横向运动。原动轴驱动曲柄使前轮转向，再通过齿轮带动从动轴驱动后轮前进。
由于在行进过程中需要拐弯，则当拐弯时两个后轮行进的距离比相等，但是所用的时间必须相等， 则两个轮子在拐弯的时候速度必然不相等，只需要差速装置来实现。故我将后轮设置为单轮驱动， 装 另一边设为从动轮，这样在地面约束的情况下能实现差速行驶。且结构简单可靠
等各方面因素考虑。
小车的传动比和转向机构的设计是小车性能的关键。在设计方法上我们借鉴参数化设计，优化设
计，系统设计等现代设计发明理论，采用 CAD,PROE 等软件辅助设计设计流程如下图： ’
订
学校名称：湖南文理学院芙蓉学院
线
产品名称
小车
共7 页
第2页
编号
-3-
参赛项目：无碳小车 S 型赛道
第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛
装 订 线
学校名称：湖南文理学院芙蓉学院
-1-
参赛项目：无碳小车 S 型赛道
第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛
The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition
结构设计方案
参赛项目
The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition
结构设计方案
参赛项目
Structure Design Scheme
无碳小车 S 型赛道
次 s 型赛道规则发生变化，障碍物有等距变为两个障碍物变为一个周期，经过我小组成员讨论研 究决定使用四杆机构，由曲柄带动推杆，再由推杆带动转向杆使得前轮在前进过程中左右偏转带动 小车完成转向使其行动轨迹为余弦函数图像。由于周期内障碍物之间不等距，所以需要增大曲柄的 转矩，增大运动轨迹振副，其中杆与杆之间的链接选用球面副，这样可以减少运动中的摩擦力。
参赛项目：无碳小车 S 型赛道
第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛
The 5th National Undergraduate Engineering Training Integration Ability Competition
结构设计方案
Structure Design Scheme
（此栏由赛务工作人员填写） 编号
结构设计方案
参赛项目
Structure Design Scheme
无碳小车 S 型赛道
4、结构设计创新特色说明
小车设计一定要做到目标明确,通过对命题的反复研究得到一些启发,今年的命题相对于往年,
有较大的改变,规则改为经现场公开抽签，在±200～300mm 范围内产生一个“S”型赛道第一轮障碍
物间距变化值和变化方向。
第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛
比例 1:3
第6页 共 7页
-6-
参赛项目：无碳小车 S 型赛道
传动设计数据
各级传动比：
转向机构：1：3
远动装置：1：4
装
砝码下降长度（mm）/小车行走长度（mm）: 1/32
小车最大理论行走长度：12800mm
小车距出发线最大理论距离：8570mm 订
转矩设计数据
Structure Design Scheme
无碳小车 S 型赛道
1、设计思路
1.根据能量守恒定律，物块下落的时能直接转化为小车的动能，推动小车前进，此时势能的损失最
小，故小车前进的动能应有物块的势能直，小车的前进路线呈中周期性变化，但是当小车转向时速度有损
失，故其前进路线需要通过精确计算得到.
将障碍物的方向定为 Y 轴，X 轴在水平面垂直于 Y 轴，画出小车前进路线轨迹，将障碍物在轨迹 图中，找到能通过的位置，量取此时 Y 轴与小车出发的幅值处即为小车出发点。 订
学校名称：湖南文理学院芙蓉学院
3、总结和体会（字体，宋体，五号，行距为固定值 20 磅，阅后删除）
在无碳小车设计，制作，调试过程中，使我们在实践中了解体验机械设计生产过程，提高了我们 线 实际的动手能力，增强了我们的专业素养，是我们对于加工工艺，零件设计，机械装配有更加深厚