开题报告S型赛道越障无碳小车结构设计.docx

毕业设计(论文)开题报告

题目：“S”型赛道越障无碳小车结构设计

专业机械设计制造及其自动化
班级
姓名
学号
导师

年月日
开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。
2．开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。
3．开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中《参考文献“注释格式”》的要求书写。
4．年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2005年11月26日”。

一、毕业设计
1.1、题目背景
“S”型赛道越障无碳小车是全国大学生工程训练综合能力竞赛的题目，全国大学生工程训练综合能力竞赛是教育部高等教育司发文举办的全国性大学生科技创新实践竞赛活动，是基于国内各高校综合性工程训练教学平台，为深化实验教学改革，提升大学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神，促进创新人才培养而开展的一项公益性科技创新实践活动。如图1所示为小车示意图和图2为行进轨迹示意图

图1无碳小车示意图图2无碳小车在重力势能作用下自行行走示意图

1.2、研究意义

1.3、国内现状：

二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
研究内容
设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换来的。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一用质量为1Kg的重块（￠50×65mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差400±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许从小车上掉落。要求：
（1）小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量来源。
（2）小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。
（3）小车为三轮结构，具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。

2、拟采用的研究方案
技术设计阶段我们先对方案进行了分析，综合运用了运动学、动力学、能量学以及机械设计等分析。首先把小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构六个部分分别进行设计。
小车设计方案：根据阅读大赛命题，小车采用重力势能驱动而行驶“S”形路线。小车包括底板、重物架、传动机构、转向机构、前后轮等几部分构成。小车采用3轮行进，前轮转向，后轮单边驱动
(1)车架
车架是其他支承件连接的基础，是最重要的支承件，其结构设计必须合理、
巧妙。车架体积不需要很大，所承载的负荷比较小，受力不是很大，主要部件
尺寸也都较小。因此可以采用玻璃纤维板材，经雕刻机加工成所需形状，钳工
修磨后，拼接粘合成三角式车架和其他各个组件。加工简单，质量可靠，成本
低，重量轻。
(2)原动机构
原动机构的作用主要是将铁锤下降的重力势能转化为小车前进的动能。可
以实现这一目的的方案有很多，如绕线轮和齿轮齿条机构，但后者需要较长的
空间，不容易实现，从效率和简洁性来看，采用线轮最佳。通过滑轮和尼龙线
将动力传递到绕线轴上，实现能量的转化。
(3)传动机构
把动力按准确的传动比传递到转向机构和两个驱动轮上，是传动机构的主
要作用。为了实现小车更远的行驶，更多的绕杆和精确绕杆，传动机构需要满
足传动比可靠、传递效率高、结构简单、重量轻的特点。
（4）转向机构
转向机构是无碳小车设计中的一个关键。它需要尽量减少能量损失和可加
工性好等基本条件，同时还需要能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动，
带动前轮导向，从而实现越障的功能。能实现该功能的机构有：直动推杆盘式
凸轮机构、圆柱凸轮机构、曲柄连杆机构等。
(5)驱动系统
驱动系统即为三个轮子，是小车前进和绕障运动的最终执行装置。需要控
制的参数有差速装置和轮子的材料、直径、厚度、结构强度等
（6）微调机构
机械装置通常包括：原动机构、传动机构、执行机构、控制部分和辅助设
备。而微调机构就属于小车的控制部分。其主要作用是调整小车的轨迹（幅值，
方向，周期等），优化小车的轨迹。此外，由于加工误差和装配误差对曲柄连
杆机构的影响很大，因此必须对误差进行修正。

3研究方法或措施
S形小车设计流程图

明确小车的任务要求

加工制作
建模分析初步参数确定

参数优化

改进
调试
小车功能分析

选择材料确定尺寸
可行的方案

N
评价

N
组合几种可行的方案

Y
评价

Y
结束

N
零部件设计
评价

Y