3.以重力勢能驅動的繞s形路徑行走的自行小車命題編號（hbgx2015-3）
設計一種小車，驅動其行走及轉向的能量是根據能量轉換原理，由給定重力勢能轉換來的。給定重力勢能為4焦耳（取g=10m/s2），競賽時統一用質量為1kg的重塊（￠50×65 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來獲得，落差400±2mm，重塊落下後，須被小車承載並同小車一起運動，不允許從小車上掉落。圖1為小車示意圖。
圖1： 無碳小車示意圖
要求小車行走過程中完成所有動作所需的能量均由此重力勢能轉換獲得，不可使用任何其他的能量**。
要求小車具有轉向控制機構，且此轉向控制機構具有可調節功能，以適應放有不同間距障礙物的競賽場地。
要求小車為三輪結構，具體設計、材料選用及加工製作均由參賽學生自主完成。
競賽小車在前行時能夠自動交錯繞過賽道上設定的障礙物。障礙物為直徑20mm、高200mm的多個圓棒，沿直線等距離擺放。以小車前行的距離和成功繞障數量來綜合評定成績。見圖2。
圖2： 無碳小車在重力勢能作用下自動行走示意圖
3.1 本校製作
參賽學生以小組為單位，按照競賽命題的要求，在各自所在的學校內，自主設計，獨立製作出參賽小車。
3.2集中參賽
參賽隊攜帶在本校製作完成並除錯好的小車作品和關於作品的結構設計方案、工程管理方案、加工工藝方案及成本分析方案等4份報告（紙質版+電子版）參加競賽。報告按競賽秘書處發布的統一格式編寫。
3.3報告的評分
由競賽評審組對每個參賽隊提交的方案報告進行評閱。此項成績編號為ia，滿分30分，其中結構設計方案7.5分，工藝設計方案7.
5分，成本分析方案7.5分，工程管理設計方案7.5分。
（1） 結構設計報告評分（7.5分）
完整性要求：小車裝配圖1幅（a4紙1頁），設計說明書1-2頁（a4）；
正確性要求：傳動原理與機構設計正確，選材和工藝合理；
創新性要求：有獨立見解及創新設計思想；
規範性要求：圖紙表達完整，標註正確；文字描述準確、清晰。
（2） 工藝設計報告評分（7.5分）
按照中批量（500臺/年）的生產綱領，自選作品車上乙個較複雜的零件，設計並提交工藝設計方案報告（a4，2－3頁）。要求採用統一的報告格式（網上**）。
（3） 成本分析報告評分（7.5分）
按照中批量（500臺/年）生產綱領對作品小車產品做成本分析，內容應包含材料成本、加工製造成本兩方面（a4，2－3頁）。要求採用統一的報告格式（網上**）。
（4） 工程管理設計報告評分（7.5分）
按照中批量（500臺/年）對作品小車產品做生產工程管理方案設計（a4， 2－3頁）。要求目標明確，檔案完整，計畫合理，表達清楚。採用統一的報告格式（網上**）。
總和每隊的4個方案的得分，按從高到低排列名次，本項成績編號為ia，按下列公式計算各隊此項成績：
ia=30-15*(名次-1)/（專案i參賽隊數-1）
3.4 現場競賽
3.4.1第一競賽環節
攜帶在本校製作完成的作品，在集中比賽現場，載入由競賽組委會統一提供的勢能重塊（￠50×65 mm普通碳鋼，質量為1kg），在指定的賽道上（體育館木質地板）進行比賽，賽道寬度為2公尺，賽道邊界線是40*60mm矩形鋼管。出發端線距第乙個障礙及障礙與障礙之間的間距均為1公尺。小車出發時不准超過出發端線和賽道邊界線，小車位置及角度自定，每隊有2次機會，計算時取2次成績中的最好成績。
小車有效的繞障方法為：小車從賽道一側越過乙個障礙後，整體穿過賽道中線且障礙物不被撞倒（擦碰障礙，但沒碰倒者，視為通過）；重複上述動作，直至小車停止。小車有效的執行距離為：
停止時小車距出發線最遠端與出發線之間的垂直距離。測量此距離，每公尺得2分，測量讀數精確到公釐；每繞過乙個障礙得8分（以小車整體越過賽道中線為準），一次繞過2個或2個以上障礙時只算1個；多次繞過同1個障礙時只算1次，障礙物被撞倒不得分；障礙物未倒，但被完全推出定位圓區域（￠20 mm）也不得分。此項成績編號為ib。
根據各隊的得分，按從高到低排列名次，按下列公式計算各隊此項成績：
ib=70-40*(名次-1)/（本組參賽隊數-1）
按下面公式計算各隊的階段成績,編號為iab：
iab=ia+ib
根據各隊的階段成績，按從高到低排列名次，將專案i全部參賽隊分為i-a組和i-b兩個組，i-a組隊數約佔本組參賽隊數50%，i-a組參賽隊獲得一等獎的競爭權利；i-b組參賽隊獲得二等獎的競爭權利。
3.4.2 i-a組第二競賽環節
1、現場加工製作
經抽籤確定乙個徽標方案，本組每隊派出一名隊員，進行該徽標方案的快速成型加工製作，規定加工時間60分鐘，起評分20分；超過60分鐘後完成的，每延長5分鐘，扣1分；延時超過1小時還沒有完成任務的，不得分。選手在加工競賽過程中有違規現象，每發現一處扣罰1分，情節嚴重者加罰，直至停止其比賽；製作質量不符合要求者，每發現一處扣罰1分。
此項競賽任務成績編號為ia1，本組各參賽隊按本項得分由多到少排出名次，按下列公式計算各隊此項成績：
ia1=20-10*(名次-1)/（本組參賽隊數-1）
2、按新的障礙物間距調整小車後，進行小車執行比賽。
a) 經現場公開抽籤，在1公尺±100mm範圍內產生乙個新的障礙物間距。
b) 本組各隊根據新的障礙物間距對自己的小車進行調整裝配或修配。組委會在現場提供普通車床、鉗工台及除錯場地。在規定的時間內，各隊應完成調整修配內容。
無法完成者，不能進入後續比賽。
c) 本組各隊攜帶調整修配後小車，在調整障礙物間距後的競賽場地上進行比賽。競賽計分規則同第一競賽環節。
此項競賽任務成績編號為ia2，本組各參賽隊按本項得分由多到少排出名次，按下列公式計算各隊此項成績：
ia2=80-50*(名次-1)/（本組參賽隊數-1）
3.4.3 i-a組第三競賽環節
現場答辯
根據i-a組參賽隊數量，經各隊自願申請或通過抽籤產生參加答辯環節的參賽隊，各隊需準備關於本隊參賽作品的工藝成本及管理對策等相關知識的答辯。
此項競賽任務成績編號為ia3，按答辯得分由多到少出名次，按下列公式計算各隊此項成績：
ia3=（參加答辯隊數+1）/2-名次
3.4.4 i-b組第二競賽環節
按新的障礙物間距調整小車後，進行小車執行比賽。具體步驟如下：
a) 經現場公開抽籤，在1公尺±100mm範圍內產生乙個新的障礙物間距。
b) 本組各隊根據新的障礙物間距對自己的小車進行調整裝配或修配。組委會在現場提供普通車床、鉗工台及除錯場地。在規定的時間內，各隊應完成調整修配內容。
無法完成者，不能進入後續比賽。
c) 本組各隊攜帶調整修配後小車，在調整障礙間距後的競賽場地上，進行比賽。競賽計分規則同第一競賽環節。
此項競賽任務成績編號為ib1，本組各參賽隊按本項得分由多到少排出名次，按下列公式計算各隊此項成績：
ib1=80-50*(名次-1)/（本組參賽隊數-1）
3.5 總成績評定
i-a組各隊最終成績：
zia = ia1+ia2+ia3
i-b組各隊最終成績：
zib = iab+ib1
無碳小車設計方案
小車設計 1 工作原理 如圖 1 所示為小車的示意圖 圖 1 先由重物長帶 1 上，由於重力的作用，帶向下運動，帶動輪軸轉動，這時候，車輪轉動，同時，輪軸通過短帶 2 帶動輪盤 3 的轉動，輪盤 3 帶動導向輪 4 的右邊的轉向杆 5 前後擺動，實現車的轉向。2 動力裝置 圖 2 一 傳動的選擇及其...
無碳小車設計製作報告
第三屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽 設計小組 李陽 寧汪清 馮振兵 專業班級 10機械二班 指導老師 褚園 完成時間 2012.12.26 目錄一.設計思想3 二.工作原理3 1.驅動機構原理4 2.轉向機構原理5 三.小組分工6 四.尺寸確定與理論計算7 1.部分主要零件尺寸7 2.路徑的確定7...
無碳小車設計方案
一 設計意圖 1，以重力勢能驅動的具有方向控制功能的自行小車 2，設計小車，驅動其行走及轉向的能量是根據能量轉換原理，由給定重力勢能轉換而得到的。該給定重力勢能由競賽時統一使用質量為1kg的標準砝碼 50 65 mm，碳鋼製作 來獲得，砝碼的可下降高度為400 2mm。標準砝碼始終由小車承載，小車不...