佘亮 项健 殷建

关键词：S环形;无碳小车;结构设计

无碳小车是一种具有方向控制功能的自行小车，其行走过程中完成的所有动作所需的能量均由给定重力势能转换而得，给定重力势能由质量为1KG的砝码来获得。无碳小车具有转向控制机构，以适应无碳小车不同的运行轨迹。通过给定任务分析可知，无碳小车要完成重力势能转换、驱动车身行走、自动避开障碍物。这里按照要实现功能将无碳小车分为五个模块进行设计：车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构。车架不用承受很大载荷，精度要求不高，主要从重量、加工角度考虑，本文选择铝合金板制作。下面从无碳小车的原动机构、传动机构、转向机构、行走及微调机构几方面重点进行设计。

1“S环形无碳小车的原动机构设计

“s环形”无碳小车在结构设计上，重点考虑原动机构的转换效率，无碳小车的轮子可用不同的形状和材料，无碳小车的原动结构可以选择绳轮式、弹簧储能式以及链轮式等，可供发挥的空间很大，通过分析其摩擦力、重量、能量转化形式和力矩等参数对无碳小车整体的影响，设计出既能走得远又能走得准的绳轮式原动结构，可以使输出力矩更适中、无碳小车运行更平稳，可以让无碳小车尽可能地多绕桩行走。

1.1原动轴的选定

摩擦力矩与正压力的关系如式（1）

假使无碳小车的半径不够大，使得机械能传动效率过低，只有在轮子的半径足够合适的情况下才能使轮子的摩擦力减小，进而使得有效功率变大，使能量损失降到最低。……