热能驱动车任务命题文档70

第七届**省大学生工程训练综合能力竞赛The6thHunanUndergraduateEngineeringTrainingIntegrationAbilityCompetition场景设置与任务命题参赛项目热能驱动车队伍代号1、场景设计思路1）依据命题假设现场初赛的场景描述现场初赛时，缺口处放置活动隔板；沿直线赛道中心线上放置4个障碍桩，最初障碍桩是从出发线开始按平均间距1000mm摆放。比赛时，第一根障碍桩和第四根障碍桩位置不变，中间两根障碍桩（第二根障碍桩和第三根障碍桩）的位置在-300~+300mm范围内沿赛道同向调整（即“正”为沿赛道逆时针调整，“负”为沿赛道顺时针调整），其调整值现场抽签决定。..发车线—I丄―j・花—\■出发方向z* _J/ ;活动隔板厂钱车区发车区A小1 -X-a” -L ■'f r 4—.— 1 'J…一--出发方向、丨x发车线图1小车便能走S形轨迹，自动避开障碍物，环绕场地。其环绕轨迹呈葫芦状，如下图运行轨迹，障碍桩如何调整，小车都能避开，如图2。o\\oo\\ooj<^0sd」2）拟规划的现场决赛的场景设计1.2.1现场运行场地现场决赛赛采用标准障碍桩位见图1所示，逆时针运行。现场决赛时，沿直线赛道中心线上放置5个障碍桩，障碍桩数量和间距均要改变，障碍桩沿直线赛道方向的垂直中心线对称分布并等间距放置，障碍桩间距不小于500mm，其比赛时，第一根障碍桩第三根和第五根障碍桩位置不变，第二根和第四根障碍桩的位置在-100~+100mm范围内沿赛道同向调整（即“正”为沿赛道逆时针调整，“负”为沿赛道顺时针调整），其调整值现场抽签决定。障碍桩间距和障碍桩数量现场抽签决定，如图3。 1/厂k1 出廉飼|!\1 /、\ / /墙赧中心嫌 7///出发区岀发区—fl■花 1T\ 1/丄一一1电R中咛览K i图3现场决赛有环形、8字和综合三种运行方式，不同的运行方式使用不同的难度系数，在一圈里不能出现有两种运行方式。小车走综合型轨迹，综合型是在赛道上交替完成环形和8字两种运行方式，小车先完成八字运行，再完成环形运行，如图4。图41.2.2竞赛流程、进入赛场，听裁判统一指令，第一次运行前有5分钟准备时间，裁判发出比赛开始指令，小车必须在指定出发区内发车，不得压出发线；、放车要求：进入赛场，听裁判统一指令，第一次运行前有5分钟准备时间，裁判发出比赛开始指令，小车必须在指定出发区内发车，不得压出发线；、发车要求：热能驱动车在发车时，允许选手在出发区内可以采用接触方式启动热能驱动车，但不能有任何前行动力的动作，一旦发车时间到(含30秒)动车未离手发车则比赛结束。若热能驱动车离手，意味比赛开始，不能再有任何接触热能驱动车的动作。超过发车指令(含30秒)后有触碰热能驱动车的任何动作均本次现场运行结束；、运行路径：在小车正常运行后，重物掉落、撞边线(压边线)和小车停止等表示此轮比赛结束，等待裁判测量距离和评审后选手才能取车，同时签字确认评审结果；、听裁判统一指令，第二次运行前有3分钟准备时间。比赛结束后选手签字确认比赛结果后离开赛场；、驱动车没有按照实际运行方式或脱离赛道运行，或停止运行，均比赛结束。现场初赛与现场决赛的方案详细对比分析初赛时，缺口处放置活动隔板；沿直线赛道中心线上放置4个障碍桩，最初障碍桩是从出发线开始按平均间距1000mm摆放。比赛时，第一根障碍桩和第四根障碍桩位置不变，中间两根障碍桩(第二根障碍桩和第三根障碍桩)的位置在-300~+300mm范围内沿赛道同向。现场决赛时，沿直线赛道中心线上放置5个障碍桩，障碍桩数量和间距均要改变，障碍桩沿直线赛道方向的垂直中心线对称分布并等间距放置，障碍桩间距不小于600mm，其比赛时，第一根障碍桩第三根和第五根障碍桩位置不变，第二根和第四根障碍桩的位置在 -300~+300mm范围内沿赛道同向调整(即“正”为沿赛道逆时针调整，“负”为沿赛道顺时针调整)，其调整值现场抽签决定。障碍桩间距和障碍桩数量现场抽签决定。

2、拟规划的现场决赛作品的主要传动零件（例如凸轮、齿轮等）及机构的设计1）传动机构设计思路及原理图斯特林发动机产生热能带动储能飞轮旋转储能，飞轮旋转通过带轮驱动后轮前进。同时通过齿轮啮合传动带动凸轮旋转，通过连杆传动推拉转向导杆带动前轮带动转向前轮转向从而实现小车前进过程中自动转向，这样小车便能走s形轨迹，自动避开障碍物，环绕场地。传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上，要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等。2）主要传动零件及机构设计计算（1）、分析传动机构的特点

图6如图5,带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点，斯特林发动机与驱动轮的传动比精度要求不高，优先考虑带轮传动，由于斯特林发动机每分钟约1000转，其带轮直径约为20mm，我们选择直径为60mm的带轮与其相连，构成1:3的传动比。其次选择0.5模20齿与130齿的正齿轮构成1:6.5的传动比，从而由斯特林发动机对主动轮减速传动。根据设计的综合轨迹长度，选择合适的传动比和主动轮直径。由于综合轨迹长度较长，故应选择较大的传动比，在此为了不改变车体的结构，且为了主动轮直径过于太大，我们选择两级传动，第一级传动为0.5模20齿与80齿的正齿轮构成1:4的传动比；第二级传动选择0.5模20齿与280齿的正齿轮构成1:14的传动比。根据定好的传动比再进行对主动轮的直径进行计算。、运动学分析模型a.驱动:斯特林发动机将热能转化为小车的动能，斯特林轴上所接的带轮转过的角为d91，通过带轮-直齿轮二级传动转动驱动轴，驱动轴带动驱动轮和齿轮转动，带轮-直齿轮的传动比为II，驱动轴转过的角度为d02o凸轮与后驱动轮传动比为I2则有dG2=dei/Il曲柄轴转过的角度d03=d92/I2b.转向：当转向杆与驱动轴夹角为9,则车把长E,与凸轮轴夹角为e,小车与路径相切,此时小车瞬时速度沿半径为R的圆作圆周运动e与凸轮变化的长度L关系即：9二arcsin(L/E)凸轮旋转的角度：B=Esin9+R=Esin(arcsin(L/E))+Rl=ds/s*2*pi(ds,s分别为主动轮路程和总路程)凸轮极坐标b=(l,B)取多个极坐标的点，最终形成一条闭合的凸轮曲线。

图83）对假设现场初赛与拟规划现场决赛的主要传动零件（例如凸轮、齿轮等）进行详细对比分析，并给出明显区别的结论初赛小车绕环形轨迹走一圈，凸轮转一圈；决赛时，小车走综合型轨迹，小车走一圈环形轨迹和一圈8字形轨迹，凸轮转一圈，且决赛要绕的障碍桩更多，意味着运行路径要加长，故为了不使主动轮直径过大，就必须增大初赛时主动轮至凸轮的传动比。3、竞赛过程详细描述3.1现场运行障碍桩间距及障碍桩数量现场决赛时，沿直线赛道中心线上放置5个障碍桩，障碍桩数量和间距均要改变，障碍桩沿直线赛道方向的垂直中心线对称分布并等间距放置，障碍桩间距不小于600mm，其比赛时，第一根障碍桩第三根和第五根障碍桩位置不变，第二根和第四根障碍桩的位置在■300~+300mm范围内沿赛道同向调整（即“正”为沿赛道逆时针调整，“负”为沿赛道顺时针调整），其调整值现场抽签决定。障碍桩间距和障碍桩数量现场抽签决定。3.2竞赛流程（1） 、进入赛场，听裁判统一指令，第一次运行前有5分钟准备时间，裁判发出比赛开始指令，小车必须在指定出发区内发车，不得压出发线；（2） 、放车要求：进入赛场，听裁判统一指令，第一次运行前有5分钟准备时间，裁判发出比赛开始指令，小车必须在指定出发区内发车，不得压出发线；（3） 、发车要求：热能驱动车在发车时，允许选手在出发区内可以采用接触方式启动热能驱动车，但不能有任何前行动力的动作，一旦发车时间到（含30秒）动车未离手发车则比赛结束。若热能驱动车离手，意味比赛开始，不能再有任何接触热能驱动车的动作。超过发车指令（含30秒）后有触碰热能驱动车的任何动作均本次现场运行结束；（4） 、运行路径：在小车正常运行后，重物掉落、撞边线（压边线）和小车停止等表示此轮比赛结束，等待裁判测量距离和评审后选手才能取车，同时签字确认评审结果；（5） 听裁判统一指令，第二次运行前有3分钟准备时间。比赛结束后选手签字确认比赛结果后离开赛场3.3评分方法（1） 小车必须在发车处内发车，不能压出发线，小车应逆时针方向运行，否则本次运行成绩为0；（2） 裁判出发指令发出后，超过30秒未能正常发车或发车后触碰小车，则本次运行成绩为0;（3） 驱动车成功绕过障碍桩的评定：驱动车须分别从障碍桩前后的左侧（或右侧）和右侧（或左侧）越过赛道中心线（即驱动车后轮过赛道中心线），且障碍物未被撞倒或推出障碍物定位圆方可计入成绩；（4） 驱动车一次绕过多根桩或多次绕过同一根桩：均算作绕过一根桩，障碍桩被推出定位圆或被推倒均不得分；（5） 在小车结束运行时，在赛道中心线上，小车前轮位置到出发线测量的距离为驱动车有效运行距离（以米为单位，精确到1毫米）；（6） 驱动车每有效运行1米得2分，成功绕过1个障碍桩得8分；（7） 环形运行方式：驱动车决赛现场运行得分=2XS+8XN；8字及综合运行方式：驱动车决赛现场运行得^WX(2XS+8XN)。式中，S—在赛道中心线上测量的驱动车的有效运行距离(m)；N—成功