毕业设计开题报告一“S”型赛道越障无碳小车结构设计
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- 毕业设计开题报告-“S”型赛道越障无碳小车结构设计开题报告填写要求
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
高速增长的GDP在环境保护、人类健康和工程安全方面，受到由于不稳定经济发展带来的潜在威胁，我国迫切需要将新能源的寻找和利用、工业发展无碳驱动的新时代课题引入现阶段的社会进步中。无碳小车的研制，具有经济、环保、便利等优点，有助于我们找到更为环保绿色的能源，有利的能量转化途径，以及提高能量的利用效率。它将对传统能源的逐渐取代有深远意义。因此我们设计制作无碳小车，希望可以找到新的方法来缓解能源和环保问题。
1.3、国内现状：
工程综合能力训练竞赛中“S”型的小车全国前列，他们的车大致由车架 、原动机构 、传动机构 、转向机构 、行走机构 、微调机构六个模块组成。从六个部件分别对他们的小车进行了分析得出如下结论：
（1）车架材料都是选用密度比较小的硬质材料（有机玻璃、硬铝等）。
（2）原动机构都是通过滑轮悬挂，不过有些小车的带轮很大而且挂重物的线绳还在带轮上绕有一定的圈数（我猜想可能是用于控制重物下降的速度）。
（3）传动机构都是选用小模数的高传动比一级齿轮组来进行传动。
（4）转向机构有的车用的曲柄连杆机构用球头连杆连接、凸轮机构两种。
（5）行走机构分单轮驱动、双轮驱动。
（6）微调机构有可调曲柄、曲柄盘，主要目的是为了改变曲柄的长度来改变小车转向的角度从而达到适应不同场地不同障碍物的而要求。
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
1、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（￠50×65 mm，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
三、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
（1）在制作小车过程中由于设备的限制可能不能够按照计划的样式和精度加工出需要的零件，在设计过程中小车的结构设计不合理，导致很难加工出甚至加工不出需要的零件。
（2）精度不能很好控制，由于小车对精度要求较高，在现有设备及装配条件下，并不能很好的达到要求。在连杆长度的调节时，误差较大，不能很好的做到定量调节。
（3）由于我们不知道小车所受的实际阻力不能够准确的计算出带轮的直径。
（4）重物下落速度太快使得能量利用率不高。
（5）小车在行走过程中发生倾翻。
（6）碰倒障碍物后障碍物卡住轮子或者影响小车的转向。
前期开展的工作有熟悉论文题目、查找相关文献、完成开题报告。
四、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）
2015年1月初下达任务，思考题目方案。
20015年3月初确定思路，准备开题答辩
2015年4月现场调研，绘制图纸，翻译外文
2015年5月初编写设计说明书
2015年5月中旬对设计说明书做最后修改...
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