(1)

;(2)减小小车运抄动速度,便于计时;(3)0.25 0.18;(4)大
㈡ 小明在“测小车的平均速度”的实验中,设计了如图所示的实验装置:小车从带刻度(分度值为1cm)的斜面顶
(1)公抄式v=
既能用于匀速直线运动求速度,又能用于变速直线运动求平均速度.
(2)若要计时方便,应使斜面的坡度小一些,使小车在斜面上通过的时间更长.
(3)图中AB的距离是4cm,BC的距离是4cm,小车通过AB和BC所经过的距离相等,但运动时间不同,根据v=
可知,小车的速度不同,所以小车做变速直线运动.
故答案为:
(1)v=
;
(2)小;延长小车运动时间,尽量减小误差;
(3)变速直线;相同路程,时间不同.
㈢ 求一份无碳小车设计方案(绕S走的)越详细越好,非常感谢
方案目录
一:任务和要求 ………………………………………………………2
1.1 命题要求部分 ………………………………………………2
1.2 自我发挥部分 ………………………………………………3
二:方案设计及论证 …………………………………………………4
2.1 转向轮及轨道设计 …………………………………………4
2.2 动力系统设计 ………………………………………………7
2.3 小车整体及外观设计 ………………………………………8
2.4 最终方案 ……………………………………………………8
三: 材料及成本分析 ………………………………………………9
3.1 小车整体材料种类 …………………………………………9
3.2 小车各部位材料选择 ………………………………………9
3.3 小车整体成本分析 …………………………………………9
四:方案总结 ………………………………………………………10
一:任务和要求
1.1命题要求部分
命题主题:“无碳小车”
竞赛命题要求:
①小车要求采用三轮结构(1个转向轮,2个驱动轮),具体结构造型以及材料选用均由参赛者自主设计完成。要求满足:①小车上面要装载一件外形尺寸为¢60×20 mm的实心圆柱型钢制质量块作为载荷,其质量应不小于750克;在小车行走过程中,载荷不允许掉落。②转向轮最大外径应不小于¢30mm。
②给定重力势能为5焦耳(取g=10m/s2),竞赛时统一用质
量为1Kg的重块(¢50×65 mm,普通碳钢)铅垂下降来获得,
落差500±2mm,重块落下后,须被小车承载并同小车一起运动,
不允许掉落。小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此
能量转换获得,不可使用任何其他的能量形式。
③障碍物放置要求:每间隔1米,放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒。
小车结构示意图:
小车运动轨迹示意图:
第二阶段附加要求:
参赛队,需取下小车原有的转向轮,重新制作小车的转向轮。转向轮的制作采用根据原设计图纸和竞赛组委会的指定要求,经计算机三维造型后,使用快速成型机制作、车床加工及钳工方法完成,最终完成小车转向轮的组装和调试,总加工时间为4小时左右。
成绩评定:
根据综合工程管理方案、设计方案、加工工艺方案、成本
分析方案、小车徽标设计、转向轮加工成本及质量(是否符合
图纸要求)、现场加工质量、小车前行距离及答辩成绩等得分,
经加权公式计算最终得分
1.2自我发挥部分
1)小车的前轮(即转向轮)设计。单向偏转或实现双向偏转及其转向角度的确定。
2)小车的运行轨道的设计。根据转向方案,设计出小车路程最少且位移量最大、符合命题要求的预算轨道。并确定小车的初始释放位置。
3)小车的能量转换方式。综合考虑到转换与行驶的相对关系,并尽可能的加大能量的利用率。
4)小车的前后轮设计。前轮尽量简洁,且确保自己能够用三维软件自行作出,后轮设计尽量减少与地面的摩擦。
5)小车的外观设计。在不影响小车的正常运行下,尽量减少小车自身的重量,并且要考虑到小车的整体外观。
6)成本分析。 在实现小车能够实现基本运行的情况下,充分考虑选材成本和装饰材料的取舍。
二:方案设计及论证
2.1转向轮及轨道设计
设计主体思路: 利用转向轮中心轴偏转,实现小车转向。
本方案中将分校内比赛方案和后期参考放案两种方案,校内方案目标是实现单向偏转,后期参考方案目标是实现近S形路线。
方案一如图1所示(为轴中心部位的半剖视图),前轮的中轴设计,成一个倾斜的角度。使其能够实现自行的绕一圆弧运动。从而实现绕开障碍物运行。方案二将采用平行连杆实现小车的转向。且以方案二为主要设计思路。
前轮具体设计及轨道方案:
方案一:单向偏转设计及其对应的轨道设计。如图3(前轮剖视图)所示。其轨道设计如图2所示:
前轮设计软件采用CAXA工程制造师设计,并实现自动成型。前轮轮廓图如图4和图5:
各参数要点经计算得出,具体如下:(前轮最大外径初步设为50mm,最大宽度设定为15.625mm):
轨道参数:
1).小车宽度要小于200mm;
2).轨道半径为2500mm;
3).行驶初始角度(相对赛道偏角)为arctan4/3(约53度)。
前轮参数:(参考图4)
1).小车外轮最大外径50mm; 最大宽度15.625mm。
2).图4注释制造经过:①拉伸除料→拉伸深度6.25mm→增加拔模斜度30度。②过渡→半径为1.25mm。③过渡→半径为6.25mm。④打孔→通孔→直径18.75mm。
3).中轴孔经打孔→ 孔型→小径1.25mm,大径1.5625mm,通孔。(以50mm最大外径,大经比小径宽0.3053mm)。
设计小结:
该方案设计中,小车最大有效位移约为4000mm,可能还有出界的扣分。在初步比赛中,可以先用偏转前轮实现类似的效果,前轮放置如图6所示。前轮的安放转角与上述计算角度一样。
方案二:近S形偏转设计及其轨道设计。轨道设计如图7所示:
前轮设计软件采用CAXA工程制造师设计,并实现自动成型。前轮轮廓图如图4和图5所示
各参数要点经计算得出,具体如下:(前轮最大外径初步设为50mm,最大宽度设定为15.625mm):
轨道参数:
1).小车宽度不易过宽,设定为180mm。
2).每个旋转弧行驶距离为1000mm—1100mm(符合小车宽度)。转弯角度为arctan1/5(约11.3度)。
前轮参数:
1).小车外轮最大径50mm; 最大宽度15.625mm。
2).图4制造过程与注释与方案一类同。
3).中轴实现过程,选择形孔,其外径为2.2mm。
前轮转向的实现方案设计(初步设计)
a.转向距离设定:
本方案设计中小车动力转变将经过发条盒带动大齿轮,再带动安装在小车后轮上的小齿轮实现小车的驱动(详见动力系统设计)。大齿轮设计时,除了提供小车行驶的能量,还将提供改变方向的能量。
如下图8所示,当大齿轮每旋转一周,就改变一次方向,这时初步设定后轮最大外径为60mm.
则后轮每旋转一周行驶距离为:2*3.14159*30=188.4954mm
为实现大齿轮旋转一周至少行驶1000mm的距离,如果定小齿轮旋转的周数为设定为5.3周,则行驶距离为:188.4954*5.3=999.02562mm.
所以可以设定大齿轮与小齿轮的齿数比53:10。
b.转向结构设计:如图8。
采用平行连杆,轮流经过大齿轮的凸起处,从而直接带动前轮的中轴,改变其行驶方向。设计中,将采用前轮中轴平行于平行连杆固定轴。从而实现连杆固定轴转角与前轮转角一致,如图9,设置连杆固定轴宽度为10mm,则大齿轮推动平行连杆的距离仅为1mm,故可以实现,且能减少能量消耗。
设计小结:
该方案设计中,前轮的制造工序简单。前轮的安装与卸载可能比较繁琐,可以考虑将前轮中轴分段制造,以减少安装与卸载的程序。实际制造中,转向的具体参数设计需要实际实验才能最终定论。该方案为本组主要设计方案。
2.2 动力系统设计
设计主体思路:首先利用发条将重力势能转化成弹性势能,再利用发条能较稳定的能量释放特性,经过齿轮转变带动后轮驱动小车
的前进。
理论计算数据:以网上木材—钢间滚动摩擦系数(最大)0.04,小车整体重量为2KG,能量用5J计算可以得到运行最大距离为6250mm,但实际运行中,摩擦系数没有0.04,能量运用率无法达到100%,相互抵消与否需要实验数据说明。
小车动力系统图如下图10所示:
如图10所示,重物经过滑轮,与发条相连接,发条轴与大齿轮中心轴相连,大齿轮带动小齿轮实现后轮的驱动。该过程依能量的转换分为两个阶段,具体如下:
a.势能转化为弹性势能:
首先,释放重物,由于发条处于反向转动,不影响小车静止。当重物下落到接近小车上方由于弹性势能的加大,重物速度将会减慢。此时,借助磁铁的吸引力,将放在底板上的撞针压下,同时固定住重物。撞针的另一端连接发条的固定针,使发条处于瞬间弹性最大值状态。
b.弹性势能转化为小车动能:
当发条固定针将发条固定,此时,发条开始释放弹性势能,同时带动大齿轮转动,再经过小齿轮带动后轮(小齿轮中心套在后轮连杆上)。
各参数如下:
1).物体下落高度为500mm;
2).重物能够在无磁铁的情况下恰好接触底板,以保证“不使用其他形式的能量”(“恰好”即速度基本为零,以减少能量的损耗);
3).重物接触底板后要保证发条处于恰饱和(最佳状态)或要饱和状态,确保能量的最大转换。
设计小结:
该方案设计中,对发条的要求较高,但可以较平稳的使用法条中的能量,除去了重物下落的摇摆问题,同时可以实现小车的稳定转向。
2.3小车整体及外观设计(初步设计)
小车底板设计:小车底板宽度180mm,总长度300mm,前半部分采用等腰梯形,上底100mm,下底180mm,高100mm,后半部分为矩形设计长为200mm,宽度为180mm。底板厚度3mm。
重物支撑架设计:采用长度为600mm,宽度50mm,厚度为3mm中部为空的塑料板,另外重物支撑架两边用两根长度为300mm的塑料棒支撑。
转向装置设计:转向连杆统一采用直径1mm的硬质铝棒,中轴采用钢棒。转向轮位于小车中轴线上,转向轮轴线与前底板相距30mm。转向轮外径为50mm,最大宽度15.625mm。
后轮驱动设计:后轮外径60mm,宽度为10mm,两轮中轴线离后底板30mm,采用嵌入式放置,小齿轮位于两后轮连线中心处。
外 观 设 计:外观标幅以学校标志为主。注重不同颜色涂漆的结合使用。
载 物 放 置:放与小车中前部,使其同时起到平衡小车的作用。
2.4最终方案
本次方案设计中,分初次比赛用车和后期比赛用车(如果许可,可以直接用后期设计方案),前后用车主要不同处在于前轮转向及轨道设计,与费用不产生太大影响,但是方案二为我组主要设计方案。能量系统设计,以经发条实现二次转换为主,但也有备用方案。备用方案仅做意见保留。
三: 材料及成本分析
3.1小车应用材料种类:
塑料 硬质铝 磁铁 钢柱 细线
3.2小车整体材料种类
本次方案中主要材料种类如下:
小车底板及重物支撑架:塑料为主.
后轮设计:塑料为主(成品设计)。
前轮(前期):硬质铝。
齿轮:塑料(成品设计)。
重物下落固定物:磁铁。
连杆等:硬质铝。
前后轮中轴:钢。
装饰:塑料为主。
发条:买标准品。
3.3小车整体成本分析(参考网上报价)
塑料板成本:总共约15元
前轮成本:自己制作
后轮成本:标准品两个10元左右
连杆成本:约3元
齿 轮:小齿轮1元 大齿轮2元
发 条:25元左右
撞 针:0.5元
磁 铁:4-5元
滑 轮:1元左右
总共材料成本约为63元(不包含工具等其他费用)。
四:方案总结
本次竞赛命题要求中,以给定的能量设计三轮小车带动给定负载进行避物运行。本方案设计中,分为前轮转向,动力设计,成本分析三大部分展开设计。
前轮转向设计过程中,首先考虑到的是单向偏转的实现,但与理论最小运行值有较大差距,故考虑转向运行。其中,平行连杆的设计,从理论上可以实现交替转向。但前轮的支撑力如果较大,可能会导致能量的消耗,这也是实际要考虑到的问题。且对整个平行连杆的制作精度要求比较高。
动力系统的设计中,采用的是能量的二次利用,要求第一次能量的转换率要高,故对发条的要求较高。该设计中,将会消除重物下落的摇摆问题,同时利用撞针设计,启动小车行驶。
成本分析中,没有考虑制作工具的相关成本,如果可以实现底板的一次成型,将会减少工序,增大精度要求。同时其费用也将加大。综合成本,暂且不能确定。
该方案中,没有就小车的整体外观设计给出具体设计,将在小车轮廓设计完毕后进行整体外观设计(暂时无法用三维制作软件做出整体构架)。
㈣ 请问谁知道汽车的设计图纸和基本原理
汽车的款式那么多,就不知道你要那中设计图纸了...
原理如下:
什么是扭矩
了解汽车技术参数时,一个最基本的术语之一就是“扭矩”。它含义到底是什么?其实,扭矩和功率一样,是汽车发动机的主要指数之一,它反映在汽车性能上,包括加速度、爬坡能力以及悬挂等。它的准确定义是:活塞在汽缸里的往复运动,往复一次做有一定的功,它的单位是牛顿。在每个单位距离所做的功就是扭矩了。
通俗的说,扭矩是衡量一个汽车发动机好坏的重要标准,一辆车扭矩的大小与发动机的功率成正比。举个通俗的例子,比如,像人的身体在运动时一样,功率就像是身体的耐久度,而扭矩是身体的爆发力。
对于家用轿车而言,扭矩越大加速性越好;对于越野车,扭矩越大其爬坡度越大;对于货车而言,扭矩越大车拉的重量越大。车子的扭矩越大就越好,在排量相同的情况下,扭矩越大说明发动机越好。在开车的时候就会感觉车子随心所欲。
扭矩是评价一款车性能的主要参数之一。首先,现在评价一款车有一个重要数据,就是该车在0-100公里/小时的加速时间。而这个加速时间就取决于汽车发动机的扭矩。一般来讲,扭矩的最高指数在汽车2000-4000/分的转速下能够达到,就说明这款车的发动机工艺较好,力量也好。有些汽车在5000/分的转速左右才达到该车扭矩的最高指数,这说明“力量”就不是此车所长。
汽车发动机指标性能
读者朋友在买车时,对说明书中有关发动机的参数不一定看得很明白,我简要介绍一下。缸数:汽车发动机常用缸数有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的发动机常用三缸,1~2.5升一般为四缸发动机,3升左右的发动机一般为6缸,4升左右为8缸,5.5升以上用12缸发动机。一般来说,在同等缸径下,缸数越多,排量越大,功率越高;在同等排量下,缸数越多,缸径越小,转速可以提高,从而获得较大的提升功率。
气缸的排列形式:一般5缸以下的发动机的气缸多采用直列方式排列,少数6缸发动机也有直列方式的,过去也有过直列8缸发动机。直列发动机的气缸体成一字排开,缸体、缸盖和曲轴结构简单,制造成本低,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛,缺点是功率较低。一般1升以下的汽油机多采用3缸直列,1~2.5升汽油机多采用直列4缸,有的四轮驱动汽车采用直列6缸,因为其宽度小,可以在旁边布置增压器等设施。直列6缸的动平衡较好,振动相对较小,所以也为一些中、高级轿车采用,如老上海轿车。
6~12缸发动机一般采用V形排列,其中V10发动机主要装在赛车上。V形发动机长度和高度尺寸小,布置起来非常方便,而且一般认为V形发动机是比较高级的发动机,也成为轿车级别的标志之一。V8发动机结构非常复杂,制造成本很高,所以使用的较少,V12发动机过大过重,只有极个别的高级轿车采用。大众公司近来开发出W型发动机,有W8和W12两种,即气缸分四列错开角度布置,形体紧凑。
气门数:国产发动机大多采用每缸2气门,即一个进气门,一个排气门;国外轿车发动机普遍采用每缸4气门结构,即2个进气门,2个排气门,提高了进、排气的效率,同时气门的重量也减小,有利于提高发动机转速和功率;国外有的公司开始采用每缸5气门结构,即3个进气门,2个排气门,主要作用是加大进气量,使燃烧更加彻底。气门数量并不是越多越好,5气门确实可以提高进气效率,但是结构极其复杂,加工困难,采用较少,国内生产的新捷达王就采用五气门发动机。
排气量:气缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积,又称为单缸排量,它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是各缸工作容积的总和,一般用升(L)来表示。
发动机排量是最重要的结构参数之一,它比缸径和缸数更能代表发动机的大小,发动机的许多指标都同排气量密切相关。
对轿车来说,排量只是一个比较重要的技术参数,它说明汽车的大致功率、装备和价格水平,但是在中国轿车发动机排量却具有了其它的意义。由于干部配车按级别按排量,所以排量就相当于级别。在社会上,对排量也有盲目的崇拜,特别是对奔驰这样的华贵轿车,车尾上的数字简直被神化了,有人认为越大越好,300以下的都不过瘾,非400、500、600不可。在香港,有人甚至改装出了奔驰1000、6000……
最高输出功率:最高输出功率一般用马力(PS)或千瓦(KW)来表示。发动机的输出功率同转速关系很大,随着转速的增加,发动机的功率也相应提高,但是到了一定的转速以后,功率反而呈下降趋势。一般在汽车使用说明书中最高输出功率同时用每分钟转速来表示(r/min),如100PS/5000r/min,即在每分钟5000转时最高输出功率100马力。
最大扭矩:发动机从曲轴端输出的力矩,扭矩的表示方法是N.m/r/min,最大扭矩一般出现在发动机的中、低转速范围,随着转速的提高,扭矩反而会下降。
汽车后置驱动和前置驱动的演变
现代轿车主要有两种驱动方式:F.R和F.F。F.R车叫做前置发动机后轮驱动,是传统的驱动形式。它是前轮转向后轮驱动,发动机输出动力通过离合器—变速器—传动轴输送到驱动桥上,在此减速增扭后传送到后面的左、右半轴上,驱动后轮使汽车运行,前后轮各行其职,转向与驱动分开,负荷分布比较均匀。
F.F车叫做前置发动机前轮驱动,则是70年代末才真正兴起的驱动形式。它将变速器之后的东西都往前挪,变速器与驱动桥做成一体,固定在发动机旁将动力直接输送到前轮上,前轮承担了转向和驱动两副重任,省略了长长的传动轴,缩短了传递动力的距离,减少功率传递损耗也就相应节省了燃油。没有了传动轴,轿车地板不必为它凸出一条通道有利车厢内的布置,车架不必为后驱动桥腾出空间位置,可以降低车身高度有助于行车的稳定性。发动机可以横置缩短了机厢的长度,在汽车总长不变的情况下增大乘座厢的长度和空间。前轮成为驱动轮变成了“拉”汽车前进,有利于方向控制。由于有上述优点,所以F.F车风靡车坛。
但是事物总有二重性,由于F.F车上的机械大件头大多集中在前面,所以前轮负荷比后轮大,遭到意外碰撞时容易产生变形,波及前轮定位;当汽车启动瞬间和上徒坡时车身重心都会向后移,会减少前轮的正压力从而降低了车轮的牵引力,但这时汽车的阻力也是最大,这一增一减令F.F车的启动加速度和爬坡能力都会逊色于F.R车,因此F.F形式多用于自重量不大的轿车。
另外从安全的角度来分析,轿车的前置发动机起到一种安全屏障的作用,F.R车的发动机是纵置的,而F.F车的发动机多是横置的,两者比较,F.R车在安全保障系数方面比F.F车高一些。
另外还有一种驱动形式叫做后置发动机后轮驱动,即R.R车。它似乎是F.F车的翻版,只不过是将车前的“五脏六腑”移到车后,这样一来似乎保持了F.F车的优点也消除了F.F车的缺点,但同时也会增添另外的麻烦。首先变速器、离合器、油门等操纵杆要通过狭窄的车底,从车头驾驶员位置连通到车尾发动机的位置上,发动机移到后面使冷却问题不好解决,乘员厢前面失去了发动机做“安全屏障”,汽车前端要经过加固处理而使成本上升,目前只有象保时捷这样的高级跑车才用R.R形式,其它小车很少沾边。不过对于有充分空间位置的大客车来讲,既能解决上述麻烦又能减低废气窜入车厢的程度,因此很流行R.R形式。
从驱动形式可以知道,轿车上的许多装置形式都有合理的一面也有不合理的一面,要满足或提高某些性能要求很可能要牺牲或降低其它某些性能的要求,尽善尽美的东西似乎并不存在。