“S”形无碳小车行进与转向设计研究
发布时间：2022-01-20 23:16
在国家大力倡导高效、节能、环保的背景下,全国各地纷纷响应。将工程综合能力竞赛结合到高效人才培养方案中,以培养大学生自主创新学习能力。现就以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车为例,开展机械设计、加工、制造等相关创新研究工作。以行走路径为"S"形的小车为例,介绍关于该小车转向及行进结构设计思路及方案,利用ug、cad等软件建立模型并且对此进行系统分析,通过仿真及对其进行实践来优化设计,验证可行性。面对设计出现的难点问题,做出有针对性的分析与探究。
【文章来源】：科技与创新. 2020,(09)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
小车结构示意图（单位：mm）——————————————————————————
叽纭?50mm×65mm，质量为1kg的碳钢物块获得。无碳小车结构如图1所示，转化势能可下降高度为（400±2）mm，且重物由小车承载并与之共同运动，不允许从小车掉落，且转向轮最大外径应不小于Φ30mm。竞赛时，小车在前行时能够自动绕过宽度为2m的赛道上的障碍物，障碍物圆棒直径20mm、高200mm。其沿赛道中线从距出发线1m处开始按间距1m摆放，摆放完成后，将偶数位置的障碍物按抽签得到的碍物间距变化值和变化方向移动200～300mm（正值远离，负值移近），竞赛时的赛道如图2所示，以小车前行的距离和成功绕障数量来评定成绩。图1小车结构示意图（单位：mm）图2竞赛时的赛道（单位：mm）1“S”形无碳小车结构设计与分析经分析探讨，小车结构分为行进机构、转向机构、承载机构及微调机构。对承载机构分析，分析重力势能转换为动能的表现形式，设计滑轮有3种方式，具体分析并简化，采用大轮带小轮的方案，即采用双滑轮结构，如图3所示，根据能量守恒定义可得出结论，由于大小滑轮直径比为2∶1，右侧线绳释放长度比左侧释放长度增加了1倍，力减小了1倍，由此细化了重力势能单位下降距离所释放的力。保证小车正常启动与减小行走时力的改变，启动时驱动力矩应该要比行走过程中的力矩要大一些[1]，所以，在绕线轴上加工了阶梯轴，阶梯绕线轴结构如图4所示，启动时用阶梯轴轴径最大部位，以保证小车启动时所需要的动力；启动后用绕线轴的小直径部位，以节省能量，满足在启动到行走时不同阶段不同动力的需求。——————————————————————————＊［基金项目］北部湾大学大学生创新创业训练计划资助项目（编号：201911607008，2019116
开始按间距1m摆放，摆放完成后，将偶数位置的障碍物按抽签得到的碍物间距变化值和变化方向移动200～300mm（正值远离，负值移近），竞赛时的赛道如图2所示，以小车前行的距离和成功绕障数量来评定成绩。图1小车结构示意图（单位：mm）图2竞赛时的赛道（单位：mm）1“S”形无碳小车结构设计与分析经分析探讨，小车结构分为行进机构、转向机构、承载机构及微调机构。对承载机构分析，分析重力势能转换为动能的表现形式，设计滑轮有3种方式，具体分析并简化，采用大轮带小轮的方案，即采用双滑轮结构，如图3所示，根据能量守恒定义可得出结论，由于大小滑轮直径比为2∶1，右侧线绳释放长度比左侧释放长度增加了1倍，力减小了1倍，由此细化了重力势能单位下降距离所释放的力。保证小车正常启动与减小行走时力的改变，启动时驱动力矩应该要比行走过程中的力矩要大一些[1]，所以，在绕线轴上加工了阶梯轴，阶梯绕线轴结构如图4所示，启动时用阶梯轴轴径最大部位，以保证小车启动时所需要的动力；启动后用绕线轴的小直径部位，以节省能量，满足在启动到行走时不同阶段不同动力的需求。——————————————————————————＊［基金项目］北部湾大学大学生创新创业训练计划资助项目（编号：201911607008，201911607065，201911607147）；钦州市“互联网+先进制造”工程技术研究中心主任课题（编号：2017QGZ05）；2018年教育部第二批产学合作协同育人项目“智能制造背景下机电一体化专业人才培养模式的改革与实践”（编号：201802345001）；教育厅高校科研项目“基于数字档案馆平台的高校国有资产档案利用优化研究”（编号：2019KY0474）；2017
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于连杆机构的S型无碳小车微调方案[J]. 康渝佳,周浩,付昌胜,李霞. 科技风. 2017(24)
[2]S型无碳小车结构优化设计[J]. 张井洋,王恒厂,陈春阳. 机电信息. 2015(36)
[3]S型无碳小车结构设计[J]. 李立成,徐漫琳,柯昌辅. 机械研究与应用. 2015(03)
[4]无碳小车S型转向运动的设计方案与改进思路研究[J]. 陈锐. 南方农机. 2015(05)
[5]无碳小车设计及误差补偿的探讨[J]. 赵鹏飞,孙庭伟,贾雨超,常昊天. 科技视界. 2014(14)
本文编号：3599698
【文章来源】：科技与创新. 2020,(09)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
小车结构示意图（单位：mm）——————————————————————————
叽纭?50mm×65mm，质量为1kg的碳钢物块获得。无碳小车结构如图1所示，转化势能可下降高度为（400±2）mm，且重物由小车承载并与之共同运动，不允许从小车掉落，且转向轮最大外径应不小于Φ30mm。竞赛时，小车在前行时能够自动绕过宽度为2m的赛道上的障碍物，障碍物圆棒直径20mm、高200mm。其沿赛道中线从距出发线1m处开始按间距1m摆放，摆放完成后，将偶数位置的障碍物按抽签得到的碍物间距变化值和变化方向移动200～300mm（正值远离，负值移近），竞赛时的赛道如图2所示，以小车前行的距离和成功绕障数量来评定成绩。图1小车结构示意图（单位：mm）图2竞赛时的赛道（单位：mm）1“S”形无碳小车结构设计与分析经分析探讨，小车结构分为行进机构、转向机构、承载机构及微调机构。对承载机构分析，分析重力势能转换为动能的表现形式，设计滑轮有3种方式，具体分析并简化，采用大轮带小轮的方案，即采用双滑轮结构，如图3所示，根据能量守恒定义可得出结论，由于大小滑轮直径比为2∶1，右侧线绳释放长度比左侧释放长度增加了1倍，力减小了1倍，由此细化了重力势能单位下降距离所释放的力。保证小车正常启动与减小行走时力的改变，启动时驱动力矩应该要比行走过程中的力矩要大一些[1]，所以，在绕线轴上加工了阶梯轴，阶梯绕线轴结构如图4所示，启动时用阶梯轴轴径最大部位，以保证小车启动时所需要的动力；启动后用绕线轴的小直径部位，以节省能量，满足在启动到行走时不同阶段不同动力的需求。——————————————————————————＊［基金项目］北部湾大学大学生创新创业训练计划资助项目（编号：201911607008，2019116
开始按间距1m摆放，摆放完成后，将偶数位置的障碍物按抽签得到的碍物间距变化值和变化方向移动200～300mm（正值远离，负值移近），竞赛时的赛道如图2所示，以小车前行的距离和成功绕障数量来评定成绩。图1小车结构示意图（单位：mm）图2竞赛时的赛道（单位：mm）1“S”形无碳小车结构设计与分析经分析探讨，小车结构分为行进机构、转向机构、承载机构及微调机构。对承载机构分析，分析重力势能转换为动能的表现形式，设计滑轮有3种方式，具体分析并简化，采用大轮带小轮的方案，即采用双滑轮结构，如图3所示，根据能量守恒定义可得出结论，由于大小滑轮直径比为2∶1，右侧线绳释放长度比左侧释放长度增加了1倍，力减小了1倍，由此细化了重力势能单位下降距离所释放的力。保证小车正常启动与减小行走时力的改变，启动时驱动力矩应该要比行走过程中的力矩要大一些[1]，所以，在绕线轴上加工了阶梯轴，阶梯绕线轴结构如图4所示，启动时用阶梯轴轴径最大部位，以保证小车启动时所需要的动力；启动后用绕线轴的小直径部位，以节省能量，满足在启动到行走时不同阶段不同动力的需求。——————————————————————————＊［基金项目］北部湾大学大学生创新创业训练计划资助项目（编号：201911607008，201911607065，201911607147）；钦州市“互联网+先进制造”工程技术研究中心主任课题（编号：2017QGZ05）；2018年教育部第二批产学合作协同育人项目“智能制造背景下机电一体化专业人才培养模式的改革与实践”（编号：201802345001）；教育厅高校科研项目“基于数字档案馆平台的高校国有资产档案利用优化研究”（编号：2019KY0474）；2017
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于连杆机构的S型无碳小车微调方案[J]. 康渝佳,周浩,付昌胜,李霞. 科技风. 2017(24)
[2]S型无碳小车结构优化设计[J]. 张井洋,王恒厂,陈春阳. 机电信息. 2015(36)
[3]S型无碳小车结构设计[J]. 李立成,徐漫琳,柯昌辅. 机械研究与应用. 2015(03)
[4]无碳小车S型转向运动的设计方案与改进思路研究[J]. 陈锐. 南方农机. 2015(05)
[5]无碳小车设计及误差补偿的探讨[J]. 赵鹏飞,孙庭伟,贾雨超,常昊天. 科技视界. 2014(14)
本文编号：3599698
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