基于旋转储能的无碳小车设计方案 0 引言 本份报告概述了本小队的无碳小车的设计方案、总体结构布局，最后对部分关键零件绘制了示意图进行了动力学分析，完成了零件参数的匹配设计，并对能量流动过程中的损失进行了分析和估计。 1 基于旋转储能的无碳小车结构设计 根据规则，驱动小车行驶过程的所有能量来自于1kg 重块从 500m m 高度垂直下落的重力势能并要求在行驶中避障，因此可以将设计过程分为三个环节：能量转换及储能环节、传动环节和转向环节。 1 .1 能量转换与存储 如何将重块的势能转换为可以驱动车辆持续行驶的动能是小车设计中至关重要的一个环节，本方案采用将重块的势能转化为旋转的动能的方式来实现能量转换与存储，如图 1所示： vh轴 承动力输出轴AB掐紧装置局部放大图3限位块2复位弹簧4缓冲弹簧重块1掐块 图 1 旋转储能装置 在 O 点处安置轴承使物体可以围绕 O 点自由转动当重块从高空 A 点落下至 B 点时，具备较高的下落速度 v，落入夹紧装置后绕 O 点高速旋转，从而将物体下落的势能转化为旋转动能。 在重物下落至 B 点时，需一掐紧装置将其抓住，其设计结构如图 1 中所示，主要由四个关键部件来实现，掐块（1）用来将落入筐体中的重块固定住，当重物下落与掐块接触时将掐块推入槽中，待重物落下后，掐块在复位弹簧（2）的作用下回位，挡住重块防止其在转动过程中从筐中飞出，限位块（3）的作用是防止掐块从槽中脱出，筐底的缓冲弹簧（4）用来减少重物与框体接触过程中产生的冲击。 1 .2 传动环节 重块下落时具有较高的速度，因此动力输出轴上具有很高的转速，在传动到车轮的过程中，必须首先进行减速增扭，另外，为了使车辆可以平稳起步，在初始阶段车辆需要一个逐步增大的较大扭矩，在车辆达到一定速度之后，力矩逐渐降低，同时需要设置一个动力缓冲机构，使重块旋转所产生的力矩逐渐施加在车辆上。此处采用一级齿轮减速和弹簧缓冲机构来实现上述功能，如图 2 所示。 图中一级齿轮减速机构来对重块旋转所产生的力矩进行减速增扭，由于弹簧缓冲机构在运动初始阶段弹簧不受力，处于松弛状态，所以在重块落下时阻力为 0，不会产生冲击，随着重块的选择，弹簧开始压缩，当弹簧的压缩量达到足以使弹簧推力所产生的力矩客服滚动阻力时，车辆开始起步，因此此弹簧缓冲机构可以起到类似于车辆离合器的作用，使车辆平稳起步，减少冲击。 弹簧缓冲变矩机构2级齿轮减速机构车轮弹簧缓冲变矩...
