基于凸轮的“双8”字无碳小车设计

依据第六届全国大学生工程训练综合能力竞赛要求,对基于凸轮的"双8"字无碳小车进行了设计,建立了重力势能驱动的无碳小车的数学模型。对无碳小车行驶轨迹进行选择,为了保证小车能够按照预定轨迹行走,对小车的传动机构和转向机构进行了设计,并用SolidWorks对小车进行了三维建模,为"双8"字型无碳小车的设计提供指导。     

"双8"字无碳小车的设计与分析

依据第六届全国大学生工程训练综合能力竞赛的要求,设计了一种仅由重力势能驱动,基于凸轮结构的"双8"字无碳小车。为保证小车按照预定轨迹行走,对小车的传动机构和转矩进行了设计,并进行了创新。     

基于凸轮的“双八字”无碳小车结构设计与优化

当今世界经济迅速发展,工业大国众多,环境问题越来越严重,私家车成为每家每户必备的出行工具,带来的问题是能源的衰竭和环境污染问题的加剧。汽车尾气是污染的源头。基于此,无碳小车的研究和发展对环境保护和能源衰竭问题具有重要意义。笔者根据第六届全国大学生工程训练综合能力竞赛要求设计一辆利用重力势能驱动小车进行"双八字"避障的无碳小车,小车的前进和转向所需要的全部动力都来源于重力势能转化为动能,为了让小车按照大赛预期的轨迹行走,小车的传动结构和转向机构设计如下并利用Soldworks对小车进行三维建模,作为"双八字"无碳小车技术指导。     

基于圆柱凸轮机构的“双8字”型无碳小车的设计

作者选取圆柱凸轮机构作为导向机构,制作了一款无碳小车。通过推导出凸轮推程的包覆轮廓展开图解析式,结合Solidworks软件的草图画图技巧和"包覆"功能,设计出圆柱凸轮,并将此软件进行模拟仿真和凸轮的优化调节。最终,使该小车实现了竞赛要求的"双8字"型轨迹的行走,验证了该设计方式的可行性。     

基于曲柄滑块机构的S形无碳小车的优化设计方案

为满足第五届全国大学生工程训练综合能力的命题要求,针对无碳小车采用曲柄摇杆机构出现的机构悬空,引起运动的不确定性的缺陷,提出了基于曲柄滑块的转向机构的优化设计以及参数设计方案,并采用MATLAB软件编程,对小车行驶轨迹进行了检验。同时,还在无碳小车的绕杆方案、微调机构设计、轴承座设计优化等几个方面给出了新的设计思路。     

S型无碳小车传动机构创新设计

全国大学生工程训练综合能力竞赛要求设计一种以重力势能为动力,具有一定调节能力的自动避障小车,在已有成熟的设计方案中,基于空间四连杆机构的一级齿轮传动方案研究较多且技术日趋成熟,但此结构的无碳小车周期调试复杂,工作量大。为解决此问题,本文设计出一种基于带传动的能够实现无级变速且周期调试便捷快速的S型无碳小车。     

无碳小车转向机构创新设计

文章根据无碳小车赛题,提出了一种通过绕线实现无碳小车的自主转向的创新设计,该设计通过不同的绕线途径控制绕线轴的转向,绕线轴驱动前主动轮。小车后方两轮仅起到支撑平衡的作用,二者之间相互独立,在转向时后方两轮差速不会对小车轨迹产生影响。理想状态下,需先按路线逆向移动,将小车的运动记录在绕线轴上。质量块升至最高处时,松开小车,小车就能按记录的轨迹自主移动。和目前流行的曲柄滑块和凸轮结构相比,该设计最大的好处就是运动轨迹不受限,不过稳定性稍有欠缺。文章给出一个创新型转向机构,其余机构需要结合需求另加设计,不多加论述。旨在鼓励大家跳出思维限制,对无碳小车的机械结构能提出更具创新的设计。     

S型无碳小车的设计与优化

无碳小车的设计与研究是一种新的潮流引向,在全国性的大学生工程训练综合能力比赛中,无碳小车的设计与制作更是作为主要命题。文章围绕S型轨迹的无碳小车的设计方案进行介绍,并针对实践中样车出现的问题和设计中存在的不足进行分析与优化。     

基于近似多位姿的轮系式钵苗移栽机构运动综合

作业轨迹形状和在特定位置移栽臂的姿态要求是移栽机构设计过程需要考虑的首要问题。为了能获得多个期望位姿且兼顾一定形状的作业轨迹，提出一种基于近似多位姿的非圆齿轮行星轮系移栽机构设计方法。基于运动学映射理论将8个期望位姿点的信息矩阵通过四元数转换至三维空间，在对该矩阵进行奇异值分解后，通过引入特征向量扩大一般解空间。结合约束条件求解得到3组RR型二杆组，根据移栽机构的工作范围选取其中两组合适的二杆组构成四杆机构，且该机构连杆上的一点可依次近似通过所有设定的位姿点形成一条完整的“8字”型轨迹。根据其中一组二杆组的运动特点求解非圆齿轮的传动比，以非圆齿轮节曲线圆度性为目标，以封闭轨迹上的部分形状可调节段拟合点位置为变量（即不改变关键轨迹段上型值点的位姿），利用遗传算法优化得到一组具有较好圆度性的非圆齿轮节曲线。最后进行了水稻钵苗移栽机构的设计与试验，理论与试验的移栽姿态和轨迹形状具有一致性，且取苗试验的成功率达到设计要求，有效地验证了运动综合和设计方法的正确性。本研究可为具有多位姿要求的新型移栽机构的设计提供方法借鉴。     

基于ADAMS的无碳小车的分析设计

为解决无碳小车转向控制问题,采用共轭凸轮作为转向控制。CATIA建立了无碳小车模型,并通过ADAMS对凸轮的轮廓曲线和无碳小车运动轨迹进行了仿真分析。仿真分析结果表明,与传统的曲柄摇杆机构转向或一般凸轮转向控制设计相比,基于共轭凸轮转向设计同样能达到转向目的并且提高了小车的运行精度和车体稳定性,使得整车更加紧凑小巧,减少了小车在行驶过程中的耗能,增加了越障数目。     

基于正弦曲线和圆弧的无碳小车的S形轨迹和凸轮设计

在全国大学生工程训练综合能力竞赛中,无碳小车能够顺利地绕过障碍桩,并完成设定的轨迹,其轨迹和凸轮设计至关重要.课题组首先采用正弦曲线和圆弧设计无碳小车两后轮连接线中心点的S形轨迹,然后根据轨迹函数求得曲率,利用曲率求得小车行走每一步所对应的前轮转角,最后通过前轮转角和凸轮基圆半径求得凸轮的推程,结合凸轮转角完成凸轮的设...     

S型越障无碳小车设计

在设计阶段初期,根据第四届"全国大学生工程训练综合能力竞赛"比赛规则,确定了无碳小车的设计要求,在此基础上对小车的结构进行了设计,包括原动机构、传动机构、转向机构和微调机构的设计,最后运用SolidWorks三维建模软件建立了小车的三维模型,并加工出了实体模型,为无碳小车的优化设计奠定了基础.     

S型无碳小车的形态矩阵学分析与调试

基于第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题对无碳小车的设计要求,文章先采用黑箱法对其总功能分析,再运用形态矩阵学分析各分功能,形成无碳小车的多种设计方案。在实验仿真与制作环节,通过Solid Work仿真实验与实践调试研究,总结出调试规律,为参赛者今后参加该竞赛提供理论依据。     

一种针对"8"字形无碳小车创新结构设计中绳轮降速的研究

针对第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛的参赛要求,设计出一种沿"8"字形轨迹行走的小车,驱动装置为重锤.在重锤提供的能量下,经传动装置传给驱动轮,带动驱动轮按照预定轨迹行进.应大赛要求,小车在按照稳定轨迹行走的前提下,需要尽可能跑出更多的"8"字轨迹,因此,小车需要采用降速机构,使小车在能驱动前进的前提下,尽可能地增大传动比,降低行走速度,让小车能走出更多稳定的"8"字轨迹.     

基于Matlab的空间四连杆转向装置的设计与分析

为了提高空间四连杆转向机构的设计精度,设计了RSSR空间四连杆转向装置,并建立了该装置的数据模型和设计了Matlab仿真分析程序。通过Matlab仿真分析与优化,计算出了RSSR空间四杆机构的详细结构参数数据。为了验证仿真模型的准确性,进行了无碳小车样车试验,试验结果表明,装配该RSSR空间四连杆机构在非等距绕桩时,实际运行轨迹与理论仿真轨迹吻合度高达98.5%。本研究在Matlab仿真分析对提高RSSR空间四连杆机构运动精度上具有一定的应用价值。     

S型无碳小车的结构设计与实际问题解决方法

无碳小车的原理是利用钩码的重力势能转换为设计无碳小车的动能,在不消耗能源的情况下,实现能量的转化,驱动小车行进和转向,本文以全国大学生工程训练综合能力竞赛中的“S”型运动特性的无碳小车设计为例,介绍了小车的设计方案及说明在调试中遇到问题的解决方法。     

五杆双作用马铃薯振动挖掘装置的设计与仿真

针对马铃薯收获过程中普遍存在的挖掘切削阻力大、耗能高等问题,设计了一种五杆双作用振动挖掘装置,分析了挖掘铲的轨迹及运动特性,并利用SolideWorks、ADAMS等对机构进行了三维建模和运动学仿真。结果显示:在只添加振动驱动力的情况下,五杆双作用振动挖掘铲在水平和垂直方向上分别以20mm和8mm为振幅做简谐运动,仿真结果和理论分析结果一致。模拟田间实际运行轨迹结果显示:振动挖掘铲在随机架前行的同时,以固定的振幅做往复运动,运行轨迹为倾斜的正弦曲线。试验结果表明:该装置工作性能可靠,设计符合要求,可为马铃薯收获过程降低功耗、减少阻力等研究提供参考。     

油菜割晒机双曲柄平面五杆拨禾轮设计与试验

为减少油菜割晒机拨禾轮易缠绕和挂禾等问题,提出了一种双曲柄平面五杆拨禾轮机构,建立了该拨禾轮机构的运动学分析模型。根据双曲柄平面五杆机构存在的约束条件,基于编制的拨禾轮拨指运动分析程序,采用人机交互方式得到了一组满足油菜割晒拨禾要求的拨禾轮机构结构参数组合,实现了拨禾轮拨指低速入禾、加速推送、快速出禾和拨指翻转的动作要求,与偏心式拨禾轮相比,同等回转半径和转速下,增大了拨指动态轨迹"环扣"的高度和宽度。分析了拨禾轮机架初始安装角度以及机具前进速度等参数变化对拨禾轮拨指运动状态、速度、加速度和轨迹的影响,分析得出拨指在一个旋转周期内速度为非匀速变化,拨禾过程拨指速度缓慢变化,加速度无突变,通过拨禾轮转速和机具前进速度合理匹配,可实现零速扶禾,对油菜穗头冲击小,减少缠绕。对比分析得出双曲柄平面五杆机构拨禾轮的拨禾轮线速度比可以按拨禾轮匀速转动并以拨禾轮轴为中心的拨指尖静态轨迹最小内接圆半径为长度的圆周线速度近似计算。开展了双曲柄平面五杆机构拨禾轮和偏心式拨禾轮油菜割晒机对比试验,田间试验表明,相同试验条件下,采用双曲柄平面五杆机构拨禾轮的割晒机铺放角度不大于25°,铺放角度差不大于8°,拨...     

高地隙喷雾机双平行四杆喷雾支架平稳性结构分析

为了改善双平行四杆喷雾支架的平稳性,应用AIP软件建立了以双平行四杆机构为升降装置的喷雾支架三维模型,包括底盘连接件、摆动杆、喷杆连接件、连接杆、加强板和上升油缸6个部分。结果表明:初始双平行四连杆机构安全系数未能满足设计要求,因而对摆动杆、连接杆及加强板所用钢管或钢板的厚度进行了优化,优化后双四连杆机构总质量增加了2.4%,安全系数从0.8增加到了1.16,满足了设计要求;喷雾吊杆的1阶模态频率为12.49Hz,大于10Hz,满足田间作业激励一般不得小于10Hz的要求。在邯郸升华机械厂进行了样机试制,根据载荷与作业情况进行了性能试验,并进行了田间试验,从喷雾吊杆展开到施药喷雾的整个试验过程中,喷雾吊杆施药过程可靠稳定,结构设计合理,达到了设计要求。     

基于空间轨迹的行星轮系移栽机构设计方法研究

为使行星轮系移栽机构能够实现复杂空间轨迹、更好地满足水稻宽窄行钵苗移栽的农艺要求,提出一种基于一般空间连续封闭轨迹的不等速行星轮系移栽机构逆向设计方法。首先,将行星轮系移栽机构简化为空间开链三杆二自由度（2R）机构,以3次非均匀B样条曲线拟合的理想轨迹曲线为约束,建立空间开链2R机构运动学模型,分析其末端轨迹形成机理,利用空间几何关系求解机构的杆长和输出轴的相对位置;然后,由输入与输出轴间的相对角位移关系得到轮系机构的总传动比,通过依附不等速齿轮副缩减开链机构自由度,并根据齿轮副组合类型进行传动比分配与非圆齿轮节曲线的设计。在应用实例中,基于空间“8”字形移栽轨迹设计了一种由平面非圆齿轮与圆锥齿轮组合传动的水稻钵苗宽窄行移栽机构,并进行了虚拟样机仿真与物理样机试验,结果表明：仿真轨迹、样机测试轨迹与拟合轨迹基本一致,验证了理论方法的正确性和可行性。