无碳小车的设计_制作与创新实践_陈晓东

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1、第32卷第12期实验室研究与探索Vol．32No．122013年12月ＲESEAＲCHANDEXPLOＲATIONINLABOＲATOＲYDec．2013无碳小车的设计、制作与创新实践陈晓东，石雁南，张莉莉(山东大学工程训练中心，山东济南250002)摘要:全国大学生工程训练综合能力竞赛是全国性大学生科技创新实践竞赛活动，是基于国内各高校综合性工程训练教学平台，为深化实验教学改革，提升大学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神，［1］促进创新人才培养而开展的一项公益性科技创新实践活动。本文通过介绍小车的设计、制作和调试过程，分享从中获得的经验和教训。关键词:无碳小车;工程训练;综合能

2、力;创新实践中图分类号:TH122;G642．0文献标志码:A文章编号:1006－7167(2013)12－0092－04TheDesign，ManufactureandInnovativePracticeofCarbon-freeCarCHENXiao-dong，SHIYan-nan，ZHANGLi-li(EngineeringTrainingCenterShandongUniversity，Ji’nan250002，China)Abstract:Thenationalundergraduatesengineeringcomprehensiveabilitytrainingandc

3、ompetitionisscienceandtechnologyinnovationcontest，basedonthecomprehensiveengineeringtrainingteachingplatformindomesticuniversities．Theseactivitiescandeepenthereformofexperimentalteaching，practicalabilityandteamspiritofcooperation，andpromotethecultivationofinnovationtalent，hencecarriedoutapublic

4、scienceandtechnologyinnovationpracticeforinnovativetalents．Thispaperintroducestheprocessofcardesign，manufactureandadjustment，andtheexperiencesandlessonscanbeshared．Keywords:carbon-freecar;engineeringtraining;comprehensiveability;innovativepractice0引言1无碳小车的制作原理无碳小车是一种通过滑轮机构将重物下落的重力1．1命题简介势能转化为小车

5、前进的动能以实现小车行走，并采用该竞赛其中的一个命题为，要求设计一种以重力合理的机构，来实现行走过程中正确转向并绕过障碍势能驱动的具有方向控制功能的自行小车，驱动其行的装置。小车设计注重能量利用的有效性，车体结构走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势的合理性，行走的稳定性、匀速性，调试的可靠性等。能转换来的。给定重力势能为4焦耳(取g=10m/2应用了诸多数学理论进行验证，最终采用了万向节连s)，竞赛时统一用质量为1kg的重块(50×65mm，杆机构作为转向机构，使小车控制转弯更省力、对小车普通碳钢)铅垂下降来获得，落差400±2mm，重块落躲避障碍物的周期控制更容易实现，

6、亦降低了整车重下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许从小车量。再者小车整体构造简洁，组合零件不多，摩擦损耗上掉落。在比赛中，小车出发后，小车从赛道一侧越过小，效率高，较容易安装制造。另外，通过对小车的设一个障碍后，整体穿过赛道中线且障碍物不被撞倒计、制作和调试，提高了提出问题、分析问题、解决问题(擦碰障碍，但没碰倒者，视为通过);重复上述动作，的能力，并总结了从中获得的经验和教训。直至小车停止(障碍物初始间距为1m，后期在1m±100mm范围内产生一个新的障碍物间距，需调整小车收稿日期:2013－07－09以适应新距离)，最终绕过障碍物(如图1所示)多者作者简介:陈晓东(1972

7、－)，男，江苏沛县人，助理工程师，研究方获胜。向:材料加工、实践教学。Tel．:13854194760;E-mail:syn@sdu．edu．cn第12期陈晓东，等:无碳小车的设计、制作与创新实践93图1无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图1．2无碳小车设计原理由命题得知，关键在于利用重力势能获得相当长图3不同周期的轨迹图距离的具有稳定正弦特征的轨迹。由此，来设计小车以使其满足要求。重力势能大多通过挂在绳子上的重为了实现上述轨迹，转向机构是重要的一环，由