開題報告-“S”型賽道越障無碳小車結(jié)構(gòu)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目：“S”型賽道越障無碳小車結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班級姓名學(xué)號導(dǎo)師年月日

開題報告填寫要求1．開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成。2．開題報告內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）填寫并打印（禁止打印在其它紙上后剪貼），完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師審閱。3．開題報告字數(shù)應(yīng)在1500字以上，參考文獻應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊，其中外文文獻至少3篇），文中引用參考文獻處應(yīng)標出文獻序號，“參考文獻”應(yīng)按附件中《參考文獻“注釋格式”》的要求書寫。4．年、月、日的日期一律用阿拉伯數(shù)字書寫，例：“2005年11月26日”。

一、畢業(yè)設(shè)計1.1、題目背景“S”型賽道越障無碳小車是全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽的題目，全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽是教育部高等教育司發(fā)文舉辦的全國性大學(xué)生科技創(chuàng)新實踐競賽活動，是基于國內(nèi)各高校綜合性工程訓(xùn)練教學(xué)平臺，為深化實驗教學(xué)改革，提升大學(xué)生工程創(chuàng)新意識、實踐能力和團隊合作精神，促進創(chuàng)新人才培養(yǎng)而開展的一項公益性科技創(chuàng)新實踐活動。如圖1所示為小車示意圖和圖2為行進軌跡示意圖圖1無碳小車示意圖圖2無碳小車在重力勢能作用下自行行走示意圖1.2、研究意義高速增長的GDP在環(huán)境保護、人類健康和工程安全方面，受到由于不穩(wěn)定經(jīng)濟發(fā)展帶來的潛在威脅，我國迫切需要將新能源的尋找和利用、工業(yè)發(fā)展無碳驅(qū)動的新時代課題引入現(xiàn)階段的社會進步中。無碳小車的研制，具有經(jīng)濟、環(huán)保、便利等優(yōu)點，有助于我們找到更為環(huán)保綠色的能源，有利的能量轉(zhuǎn)化途徑，以及提高能量的利用效率。它將對傳統(tǒng)能源的逐漸取代有深遠意義。因此我們設(shè)計制作無碳小車，希望可以找到新的方法來緩解能源和環(huán)保問題。1.3、國內(nèi)現(xiàn)狀：工程綜合能力訓(xùn)練競賽中“S”型的小車全國前列，他們的車大致由車架、原動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、行走機構(gòu)、微調(diào)機構(gòu)六個模塊組成。從六個部件分別對他們的小車進行了分析得出如下結(jié)論：（1）車架材料都是選用密度比較小的硬質(zhì)材料（有機玻璃、硬鋁等）。（2）原動機構(gòu)都是通過滑輪懸掛，不過有些小車的帶輪很大而且掛重物的線繩還在帶輪上繞有一定的圈數(shù)（我猜想可能是用于控制重物下降的速度）。（3）傳動機構(gòu)都是選用小模數(shù)的高傳動比一級齒輪組來進行傳動。（4）轉(zhuǎn)向機構(gòu)有的車用的曲柄連桿機構(gòu)用球頭連桿連接、凸輪機構(gòu)兩種。（5）行走機構(gòu)分單輪驅(qū)動、雙輪驅(qū)動。（6）微調(diào)機構(gòu)有可調(diào)曲柄、曲柄盤，主要目的是為了改變曲柄的長度來改變小車轉(zhuǎn)向的角度從而達到適應(yīng)不同場地不同障礙物的而要求。二、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施研究內(nèi)容設(shè)計一種小車，驅(qū)動其行走及轉(zhuǎn)向的能量是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，由給定重力勢能轉(zhuǎn)換來的。給定重力勢能為4焦耳（取g=10m/s2），競賽時統(tǒng)一用質(zhì)量為1Kg的重塊（￠50×65mm，普通碳鋼）鉛垂下降來獲得，落差400±2mm，重塊落下后，須被小車承載并同小車一起運動，不允許從小車上掉落。要求：（1）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(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量來源。（2）小車具有轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)，且此轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競賽場地。（3）小車為三輪結(jié)構(gòu)，具體設(shè)計、材料選用及加工制作均由參賽學(xué)生自主完成。2、擬采用的研究方案技術(shù)設(shè)計階段我們先對方案進行了分析，綜合運用了運動學(xué)、動力學(xué)、能量學(xué)以及機械設(shè)計等分析。首先把小車分為車架、原動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、行走機構(gòu)、微調(diào)機構(gòu)六個部分分別進行設(shè)計。小車設(shè)計方案：根據(jù)閱讀大賽命題，小車采用重力勢能驅(qū)動而行駛“S”形路線。小車包括底板、重物架、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、前后輪等幾部分構(gòu)成。小車采用3輪行進，前輪轉(zhuǎn)向，后輪單邊驅(qū)動(1)車架車架是其他支承件連接的基礎(chǔ)，是最重要的支承件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計必須合理、巧妙。車架體積不需要很大，所承載的負荷比較小，受力不是很大，主要部件尺寸也都較小。因此可以采用玻璃纖維板材，經(jīng)雕刻機加工成所需形狀，鉗工修磨后，拼接粘合成三角式車架和其他各個組件。加工簡單，質(zhì)量可靠，成本低，重量輕。(2)原動機構(gòu)原動機構(gòu)的作用主要是將鐵錘下降的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車前進的動能?？梢詫崿F(xiàn)這一目的的方案有很多，如繞線輪和齒輪齒條機構(gòu)，但后者需要較長的空間，不容易實現(xiàn)，從效率和簡潔性來看，采用線輪最佳。通過滑輪和尼龍線將動力傳遞到繞線軸上，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。(3)傳動機構(gòu)把動力按準確的傳動比傳遞到轉(zhuǎn)向機構(gòu)和兩個驅(qū)動輪上，是傳動機構(gòu)的主要作用。為了實現(xiàn)小車更遠的行駛，更多的繞桿和精確繞桿，傳動機構(gòu)需要滿足傳動比可靠、傳遞效率高、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕的特點。（4）轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)向機構(gòu)是無碳小車設(shè)計中的一個關(guān)鍵。它需要盡量減少能量損失和可加工性好等基本條件，同時還需要能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滿足要求的來回擺動，帶動前輪導(dǎo)向，從而實現(xiàn)越障的功能。能實現(xiàn)該功能的機構(gòu)有：直動推桿盤式凸輪機構(gòu)、圓柱凸輪機構(gòu)、曲柄連桿機構(gòu)等。(5)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)即為三個輪子，是小車前進和繞障運動的最終執(zhí)行裝置。需要控制的參數(shù)有差速裝置和輪子的材料、直徑、厚度、結(jié)構(gòu)強度等（6）微調(diào)機構(gòu)機械裝置通常包括：原動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、控制部分和輔助設(shè)備。而微調(diào)機構(gòu)就屬于小車的控制部分。其主要作用是調(diào)整小車的軌跡（幅值，方向，周期等），優(yōu)化小車的軌跡。此外，由于加工誤差和裝配誤差對曲柄連桿機構(gòu)的影響很大，因此必須對誤差進行修正。3研究方法或措施S形小車設(shè)計流程圖S形小車設(shè)計流程圖明確小車的任務(wù)要求明確小車的任務(wù)要求加工制作建模分析初步參數(shù)確定加工制作建模分析初步參數(shù)確定參數(shù)優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化改進調(diào)試小車功能分析改進調(diào)試小車功能分析選擇材料確定尺寸可行的方案選擇材料確定尺寸可行的方案N評價N評價N組合幾種可行的方案N組合幾種可行的方案Y評價Y評價Y結(jié)束Y結(jié)束N零部件設(shè)計評價N零部件設(shè)計評價YY總體設(shè)計敲定方案總體設(shè)計敲定方案三、本課題研究的重點及難點，前期已開展工作（1）在制作小車過程中由于設(shè)備的限制可能不能夠按照計劃的樣式和精度加工出需要的零件，在設(shè)計過程中小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，導(dǎo)致很難加工出甚至加工不出需要的零件。（2）精度不能很好控制，由于小車對精度要求較高，在現(xiàn)有設(shè)備及裝配條件下，并不能很好的達到要求。在連桿長度的調(diào)節(jié)時，誤差較大，不能很好的做到定量調(diào)節(jié)。（3）由于我們不知道小車所受的實際阻力不能夠準確的計算出帶輪的直徑。（4）重物下落速度太快使得能量利用率不高。（5）小車在行走過程中發(fā)生傾翻。（6）碰倒障礙物后障礙物卡住輪子或者影響小車的轉(zhuǎn)向。前期開展的工作有熟悉論文題目、查找相關(guān)文獻、完成開題報告。四、完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）20xx年1月初下達任務(wù)，思考題目方案。20xx年3月初確定思路，準備開題答辯20xx年4月現(xiàn)場調(diào)研，繪制圖紙，翻譯外文20xx年5月初編寫設(shè)計說明書20xx年5月中旬對設(shè)計說明書做最后修改注：1、正文：宋體小四號字，行距22磅。2、開題報告裝訂入畢業(yè)設(shè)計（論文）附件冊。

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