基于重力势能的S形绕障无碳小车结构设计开题报告

1. 研究目的与意义

为了贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）精神，教育部高教司从2009年开始举办全国大学生工程训练综合能力竞赛。在2013年举办的第三届比赛中，结合无碳理念提出了设计重力势能驱动的S型转向越障小车，综合考察大学生的创新能力和机械设计能力。本课题来源于此次竞赛的命题。

本课题要求我们设计出由重力势能驱动的S形绕障的小车的结构，可训练我们机械设计及机构力学计算等方面的能力。另外，也能够考察我们CAD软件的使用能力以及机械设计手册等的查阅与应用能力。小车的无碳理念强调了无碳、绿色的理念，可以帮助我们形成低碳环保的思维习惯，有利于我们未来的健康生活，有利于在年轻一代中强化绿色经济的概念。

2. 课题关键问题和重难点

1．轨迹的确定。针对给定的跑道，需要先确定小车前进过程中的轨迹，特别是转向轮的s形行驶轨迹。从而方便确定转向轮的转向周期。

2．原动机构的设计。原动机构用于将重物的重力势能转换为小车前进的动能。可以采用齿轮齿条机构或是绕线轮。出于节约空间的考虑，适宜采用定滑轮与绕线带动后轴旋转，从而提供动力。

3．传动机构的设计。传动机构的功用在于将动力传递到两个驱动轮和转向机构上。其中齿轮传动比的确定较为困难。

3. 国内外研究现状（文献综述）

世界经济在经历了工业革命之后几百年的发展之后，总量变得如此巨大，世界各族人民也享受到了经济发展的成果。但与此同时，在许多国家，特别是发展中国家，环境问题及能源问题变得越来越突出。空气污染、水污染日益严重，煤炭石油等传统能源面临枯竭。此时，在各个领域研究低碳环保的新事物变得十分具有现实意义。

全国大学生工程训练综合能力竞赛是一项旨在促进创新人才培养的竞赛活动。在第二届比赛中，无碳小车第一次作为竞赛主题出现。而两年后的第三届比赛中，无碳小车再次出现并得到了升级。这次竞赛的主题变成了无碳小车越障竞赛。无碳小车具有低碳、环保、便利等优点。对无碳小车的研究，有助于我们找到更环保的能量转换途径。它将对传统能源的逐渐取代产生深远影响。此次课题要求是将4焦耳的势能转化成小车的动能，障碍桩的距离为1米，跑道宽度为2米，障碍桩的尺寸是φ20200㎜，小车的结构要求是三轮结构。

通过分析课题的已知条件和对小车的要求，我们可以知道，绕s形小车大致由车架、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。分别对这六个模块进行分析，可得出以下结论：

4. 研究方案

此次课题是设计一辆可以s形绕障的小车。可以将设计内容大致分为：车架设计，能量转换机构设计，传动设计，行走机构设计，转向机构设计五大部分。

车架的结构采用前低后高的形式，同时在底座上连接两个肩。肩上开轴承孔，以尽量降低小车重心，避免侧翻。

能量转换机构采取绕线式，穿过高处定滑轮的线的一端系上重物，另一端绕在滚筒轴上，重物下降的过程中带动滚筒轴旋转。

5. 工作计划

本次毕业设计为无碳小车的结构设计，工作计划按周次制定如下：

第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。批阅合格并确认后，上传至毕业设计管理系统。

第2周查阅文献资料，撰写开题报告。