无碳重力势能小车设计

1、 本科毕业设计开题报告 题 目： 无碳重力势能小车设计 院 （系）： 机械工程学院 班 级： 机械制造08-4 班 姓 名： 赵玺超 学 号： 9 指导教师： 李光辉 教师职称： 高工 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题 目无碳重力势能小车设计来源科技创新1、 研究目的和意义开发新能源和可再生能源是能源可持续发展的应有之义。我国的能源供应结构里，煤炭、石油与天然气等不可再生能源占绝大部分，新能源和可再生能源开发不足，这不仅造成环境污染等一系列问题，也严重制约能源发展，必须下大力气加快发展新能源和可再生能源，优化能源结构，增强能源供给能力，缓解压力。 2、国内外发展情况目前，我国“新兴能源产业

2、发展规划”已编制完毕，即将上报国务院；“十二五”能源发展规划也正在编制中。总体而言，在今后2030年内，我国传统能源的主导地位仍然难以改变，新能源只能起到补充作用。从发展战略来说，新能源必须具备一定规模，这样才能降低发展成本，并为相关装备制造业和技术创新提供有力支撑。根据目前我国新能源发展现状和今后发展潜力估算，到2020年，我国新能源占一次能源消费的比重应该达到15%左右。因此，在“十二五”期末，新能源所占比重应该达到12%13%。世界部分主要国家新能源发展状况美国推行“绿色新政”，明确发展目标。根据奥巴马提出的新能源政策构想，美国将在可再生能源、节能汽车、分布式能源供应、天然气水合物、清洁

3、煤、节能建筑、智能网络等领域探索出一个能够实现利益最大化的创新战略。日本通过法律约束、税收优惠和政策引导等一系列配套措施，大力推动新能源产业的发展，积极开发太阳能、风能、核能等新能源和节能技术。经过三十多年的发展，日本在新能源发电、新能源电池和节能环保方面处于世界领先地位。巴西生物能源在其能源消费结构中占据半壁江山，汽车市场售出的新车中约有80%是可以使用乙醇燃料的新能源汽车，新能源汽车普及率较高，有效地降低了对石油的依赖，在使用生物乙醇解决污染方面走在世界前列。3、研究/设计的目标给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。该自行小车在前行

4、时能够自动避开赛道上设置的障碍物（每间隔1米，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。给定重力势能为5焦耳（取g=10m/s2），即质量为1Kg的重块（5065 mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差5002mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得，不可使用任何其他的能量形式。小车要求采用三轮结构（1个转向轮，2个驱动轮）综合运用知识，多种方案比较，确定最优方案。图纸总量A0号图纸2.5张：其中1张图必须徒手画。设计说明书一份（1.5万2万字）。 4、设计方案（1）根据功能设计要求，设计一种可将重力势能转换为

5、机械能并可用来驱动小车行走的装置，小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得，因此设计中要充分利用重锤的重力势能，以确保小车行驶距离更远；（2）根据功能设计要求，小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物，因此小车前进的路线以“s”周期性变化，同时，在小车能够顺利前行的的前提下，确定小车轨迹与中心线之间合适的偏距；（3）结构设计要最大程度地减小小车的重量和阻力，同时要与生产纲领、工艺性（加工、装配）、成本、质量统筹考虑，力求产品的最优化设计。（4）结构设计要从重要到次要、从总体到局部、从粗略到精细，权衡利弊，反复推敲，逐步改进。5、方案的可行性分析（1）能力转化装置重块的重力势能

6、通过线绳定滑轮绕线轴齿轮传动机构将转化为小车的动能。我们知道：1）小车在在静止时的所受的静摩擦力大于运动中所受的动摩擦力；2）小车在启动时需要一定的加速度；3）小车在平稳运行时需要阻力矩于动力矩相平衡。在设计绕线结构时，突破了传统的思想，将绕线轴设计为锥面螺纹与圆柱面相结合。小车启动时线绳绕在锥面螺纹的大端，以增加其启动力矩，使小车能够顺利启动，之后线绳通过锥面螺纹平滑过渡到圆柱面上，实现阻动力矩平衡，以确保小车平稳运行。 （2）传动比确定 “s”型曲线其波长为2m。通过一系列计算，设计了完成“s”型曲线一周期，驱动轮须转4圈，转向轮转1个周期，因此可以确定小车的总传动比为 1:4。为了使小车

7、传动机构尽量紧凑简单，将传动机构设计为二级传动，并将总传动比平均分配，即为轴到轴传动比为2:1，轴到轴传动比为2:1。（3）主副轮驱动在这部分设计中，我们发挥了创造性思维，没有将两个后轮均与驱动轴固定，而是将驱动轴的一侧通过键与一后轮联接，另一侧通过轴承与另一后轮联接，此结构解决了小车在行驶过程中两后轮转弯半径不相同的缺点，使其转向更灵活，也同时减小了小车启的动力矩。 （4）转向装置 将小车转向运动通过空间四杆机构运动的转换来实现。由于理论计算与实际情况有一定差距，将转向装置设计为可调：经过分析，小车行驶轨迹的振幅与曲柄的长短成正比；轨迹偏左偏右与连杆的长短有密切关系。因此可以调节曲柄的长短来

8、控制轨迹的振幅，调节连杆的长短来控制轨迹偏向，从而使小车轨迹处于最佳状态。（5）重块高度可调当小车出发点已经确定时，重块高度不一致。经分析其产生的原因是绕线过程中存在误差。而命题要求重块落差为5002mm。为了解决此问题，设计了重块高度调整机构，通过此机构保证了重块落差要求的同时也保证了小车正确的出发点。6、该设计的创新之处主副轮驱动在这部分设计中，没有将两个后轮均与驱动轴固定，而是将驱动轴的一侧通过键与一后轮联接，另一侧通过轴承与另一后轮联接，此结构解决了小车在行驶过程中两后轮转弯半径不相同的缺点，使其转向更灵活，也同时减小了小车启的动力矩。7、设计产品的主要用途和应用领域 可作为自动化生产线产品物流中的一个基本搬运环节，真正做到低碳减排，节能环保，保护环境的同时节约了传统搬运环节因耗电等增加的生产成本。8、时间进程3月28号-4月6号 整理实习日记、撰写实习总结和开题报告4月7号-5月4号 设计计算、总体结构草图设计5月5号-5月25号 总体图和部件图设计5月26号-5月31号 零件图设计6月1号-6月10号 整理、撰写毕业设计说明书和设计图纸6月10号-6月20号 答辩9、参考文献1成大先.机械