畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告一“S”型賽道越障無(wú)碳小車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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1．開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成。
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）填寫(xiě)并打印（禁止打印在其它紙上后剪貼），完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師審閱。
3．開(kāi)題報(bào)告字?jǐn)?shù)應(yīng)在1500字以上，參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)，其中外文文獻(xiàn)至少3篇），文中引用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號(hào)，“參考文獻(xiàn)”應(yīng)按附件中《參考文獻(xiàn)“注釋格式”》的要求書(shū)寫(xiě)。
4． 年、月、日的日期一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)，例：“2005年11月26日”。
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.1、題目背景
“S”型賽道越障無(wú)碳小車(chē)是全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽的題目，全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽是教育部高等教育司發(fā)文舉辦的全國(guó)性大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐競(jìng)賽活動(dòng)，是基于國(guó)內(nèi)各高校綜合性工程訓(xùn)練教學(xué)平臺(tái)，為深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提升大學(xué)生工程創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)而開(kāi)展的一項(xiàng)公益性科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。如圖1所示為小車(chē)示意圖和圖2為行進(jìn)軌跡示意圖
圖1無(wú)碳小車(chē)示意圖 圖2無(wú)碳小車(chē)在重力勢(shì)能作用下自行行走示意圖
1.2、研究意義
高速增長(zhǎng)的GDP在環(huán)境保護(hù)、人類(lèi)健康和工程安全方面，受到由于不穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的潛在威脅，我國(guó)迫切需要將新能源的尋找和利用、工業(yè)發(fā)展無(wú)碳驅(qū)動(dòng)的新時(shí)代課題引入現(xiàn)階段的社會(huì)進(jìn)步中。無(wú)碳小車(chē)的研制，具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、便利等優(yōu)點(diǎn)，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(duì)傳統(tǒng)能源的逐漸取代有深遠(yuǎn)意義。因此我們?cè)O(shè)計(jì)制作無(wú)碳小車(chē)，希望可以找到新的方法來(lái)緩解能源和環(huán)保問(wèn)題。
1.3、國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：
工程綜合能力訓(xùn)練競(jìng)賽中“S”型的小車(chē)全國(guó)前列，他們的車(chē)大致由車(chē)架 、原動(dòng)機(jī)構(gòu) 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)六個(gè)模塊組成。從六個(gè)部件分別對(duì)他們的小車(chē)進(jìn)行了分析得出如下結(jié)論：
（1）車(chē)架材料都是選用密度比較小的硬質(zhì)材料（有機(jī)玻璃、硬鋁等）。
（2）原動(dòng)機(jī)構(gòu)都是通過(guò)滑輪懸掛，不過(guò)有些小車(chē)的帶輪很大而且掛重物的線(xiàn)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(dòng)機(jī)構(gòu)都是選用小模數(shù)的高傳動(dòng)比一級(jí)齒輪組來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)。
（4）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)有的車(chē)用的曲柄連桿機(jī)構(gòu)用球頭連桿連接、凸輪機(jī)構(gòu)兩種。
（5）行走機(jī)構(gòu)分單輪驅(qū)動(dòng)、雙輪驅(qū)動(dòng)。
（6）微調(diào)機(jī)構(gòu)有可調(diào)曲柄、曲柄盤(pán)，主要目的是為了改變曲柄的長(zhǎng)度來(lái)改變小車(chē)轉(zhuǎn)向的角度從而達(dá)到適應(yīng)不同場(chǎng)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
1、研究?jī)?nèi)容
設(shè)計(jì)一種小車(chē)，驅(qū)動(dòng)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(shì)能轉(zhuǎn)換來(lái)的。給定重力勢(shì)能為4焦耳（取g=10m/s2），競(jìng)賽時(shí)統(tǒng)一用質(zhì)量為1Kg的重塊（￠50×65 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來(lái)獲得，落差400±2mm，重塊落下后，須被小車(chē)承載并同小車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，不允許從小車(chē)上掉落。要求：
（1）小車(chē)行走過(guò)程中完成所有動(dòng)作所需的能量均由此重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量來(lái)源。
（2）小車(chē)具有轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，且此轉(zhuǎn)向控制機(jī)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(jìng)賽場(chǎng)地。
（3）小車(chē)為三輪結(jié)構(gòu)，具體設(shè)計(jì)、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(jì)階段我們先對(duì)方案進(jìn)行了分析，綜合運(yùn)用了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、能量學(xué)以及機(jī)械設(shè)計(jì)等分析。首先把小車(chē)分為車(chē)架 、原動(dòng)機(jī)構(gòu) 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)六個(gè)部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。
小車(chē)設(shè)計(jì)方案：根據(jù)閱讀大賽命題，小車(chē)采用重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)而行駛“S”形路線(xiàn)。小車(chē)包括底板、重物架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、前后輪等幾部分構(gòu)成。小車(chē)采用3輪行進(jìn)，前輪轉(zhuǎn)向，后輪單邊驅(qū)動(dòng)
(1)車(chē)架
車(chē)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(jì)必須合理、
巧妙。車(chē)架體積不需要很大，所承載的負(fù)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(jī)加工成所需形狀，鉗工
修磨后，拼接粘合成三角式車(chē)架和其他各個(gè)組件。加工簡(jiǎn)單，質(zhì)量可靠，成本
低，重量輕。
(2)原動(dòng)機(jī)構(gòu)
原動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用主要是將鐵錘下降的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小車(chē)前進(jìn)的動(dòng)能。可
以實(shí)現(xiàn)這一目的的方案有很多，如繞線(xiàn)輪和齒輪齒條機(jī)構(gòu)，但后者需要較長(zhǎng)的
空間，不容易實(shí)現(xiàn)，從效率和簡(jiǎn)潔性來(lái)看，采用線(xiàn)輪最佳。通過(guò)滑輪和尼龍線(xiàn)
將動(dòng)力傳遞到繞線(xiàn)軸上，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。
(3)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
把動(dòng)力按準(zhǔn)確的傳動(dòng)比傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上，是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主
要作用。為了實(shí)現(xiàn)小車(chē)更遠(yuǎn)的行駛，更多的繞桿和精確繞桿，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需要滿(mǎn)
足傳動(dòng)比可靠、傳遞效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕的特點(diǎn)。
（4）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)
轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是無(wú)碳小車(chē)設(shè)計(jì)中的一個(gè)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(shí)還需要能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滿(mǎn)足要求的來(lái)回?cái)[動(dòng)，
帶動(dòng)前輪導(dǎo)向，從而實(shí)現(xiàn)越障的功能。能實(shí)現(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)有：直動(dòng)推桿盤(pán)式
凸輪機(jī)構(gòu)、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)等。
(5) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即為三個(gè)輪子，是小車(chē)前進(jìn)和繞障運(yùn)動(dòng)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(qiáng)度等
（6）微調(diào)機(jī)構(gòu)
機(jī)械裝置通常包括：原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制部分和輔助設(shè)
備。而微調(diào)機(jī)構(gòu)就屬于小車(chē)的控制部分。其主要作用是調(diào)整小車(chē)的軌跡（幅值，
方向，周期等），優(yōu)化小車(chē)的軌跡。此外，由于加工誤差和裝配誤差對(duì)曲柄連
桿機(jī)構(gòu)的影響很大，因此必須對(duì)誤差進(jìn)行修正。
3研究方法或措施
三、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作
（1）在制作小車(chē)過(guò)程中由于設(shè)備的限制可能不能夠按照計(jì)劃的樣式和精度加工出需要的零件，在設(shè)計(jì)過(guò)程中小車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(chē)對(duì)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(dá)到要求。在連桿長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)時(shí)，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(chē)所受的實(shí)際阻力不能夠準(zhǔn)確的計(jì)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(chē)在行走過(guò)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(chē)的轉(zhuǎn)向。
前期開(kāi)展的工作有熟悉論文題目、查找相關(guān)文獻(xiàn)、完成開(kāi)題報(bào)告。
四、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)）
2015年1月初下達(dá)任務(wù)，思考題目方案。
20015年3月初確定思路，準(zhǔn)備開(kāi)題答辯
2015年4月現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，繪制圖紙，翻譯外文
2015年5月初編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
2015年5月中旬對(duì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)做最后修改...
熱門(mén)關(guān)鍵詞： 
