S环形避障装置研究与设计（solidworks）

迷南。 2024-03-31 09:39 41阅读 0赞

目 录  
摘 要 I  
Abstract II  
目 录 IV  
1 绪论 1  
1.1 课题背景及意义 1  
1.2 研究主要内容 2  
1.3 研究方法 3  
2 S环形避障装置设计 4  
2.1 任务分析 4  
2.2 S环形避障装置总体方案设计 4  
2.3 原动机构的设计 6  
2.3.1 滑轮的设计 6  
2.3.2 绕绳轮的设计 8  
2.3.3 支撑杆的强度计算 9  
2.4 传动机构的设计 11  
2.4.1 齿轮的设计 11  
2.4.2 齿轮的强度计算 13  
2.4.3 传动轴的设计 15  
2.4.4 传动轴的强度计算 16  
2.5 导向机构的设计 18  
2.5.1 转向机构强度计算 20  
2.6 行走机构的设计 22  
2.6.1 行走机构方案的选择 22  
2.6.2 后轮尺寸的计算 23  
2.7 微调机构的选择 24  
2.8 S环形避障装置的总体设计 25  
2.9 S环形避障装置部分零件设计 26  
2.9.1 S环形避障装置的底板设计 27  
2.9.2 S环形避障装置支架的设计 28  
2.9.3 底盘的强度计算 28  
3 S环形避障装置三维模型的建立与运动仿真 30  
4总结 33  
参考文献 34  
致 谢 35  
2 S环形避障装置设计  
2.1 任务分析  
“S环形避障装置，顾名思义，意思就是能以S形轨迹绕过一排间距可调的障碍物并且能节约能源的装置。难点在于转向机构的设计，如何才能让装置在800mm~1200mm的范围内的实现精确可调，是亟待解决的问题。  
根据对题目分析，可以知道S环形装置的设计重点和难点是如何将重物的势能转换为机械能并驱动装置行走的距离最长和装置前行时如何避开道路上设置的障碍物。其设计思路为：查阅相关资料，进行市场调研，写出调研分析报告，拟定将给定重物的势能转换为机械能的结构和装置自动避障的机构，确定装置一个周期行进的路线和长度，确定后轮尺寸和前后轮的传动比，传动机构设计，装置车架总体结构设计，装置各零件的设计（包括材料和结构），主要零件配合部分尺寸及公差的确定、形状、位置的确定。  
2.2 S环形避障装置总体方案设计  
要求装置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。通过查阅资料和市场调研，我们初步确定了3种方案。  
（1） 重物下落时，装置不行走，将重物的重力势能转换为弹性势能储存在发条中，重物静止后发条释放能量驱动装置行走。这是参照市场上大多数玩具车能量储存的方式。但是存在的问题是装置的速度难于控制，同时必须考虑重物静止后如何触发发条带动装置行走（的机构）机构的设计，同时在能量转换的过程中会有可能会损失更多的能量。  
（2）重物下落时，装置向前行走，利用飞轮储存能量。重物静止后，飞轮释放能量可继续带动装置行走一段距离。这是参照火车轮子的储能原理。存在的问题是：由于设计了直径大且重的飞轮，所以装置开始启动时所需要的启动力矩较大，能量消耗大。同时要增加一个零件，会增大成本。  
（3）重物下落时，直接带动装置行走，结构简单，加工方便，成本也较低。所以综合考虑最终确定采用第3种方案。绕在装置轴上线的一端通过定滑轮连接在重物上，重物下落直接通过绳子带动装置前行。为了避免重物下落时因为装置的行走而摆动，影响装置行进的轨迹，甚至使装置倾翻，因此在装置上设计了阻止装置摆动的3根竖杆，3根竖杆由套圈固定，杆与下落重物圆周相切，形成一个圆柱形状，使之下落稳定。  
要求装置具有转向控制机构，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场地。

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图2.1 间距为1000mm的余弦曲线  
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