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重力 驱动 小车 结构设计 运动 仿真 分析

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重力驱动小车的结构设计及运动仿真分析,重力,驱动,小车,结构设计,运动,仿真,分析

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ID: VIP20160605234554103 www.paperpassFREE.com 103/103PaperPass检测报告简明打印版比对结果（相似度）：38.35%编号：VIP20160605234554103标题：毕业论文6.5长度：14820字符(不计空格)句子数：716句时间：2016-06-05 23:45:54对比库：学术期刊、学位论文、会议论文、互联网资源相似资源列表：1.相似度：63.83%篇名：%x(1)是连杆长度；x(2)是摇杆长度；x(3)是机架长度2.相似度：100.00%篇名：%加速度-时间3.相似度：81.25%篇名：%角位移-时间曲线4.相似度：35.71%篇名：%角加速度-时间5.相似度：7.14%篇名：%角速度-时间6.相似度：80.00%篇名：%速度-时间7.相似度：23.61%篇名：(1) 自上而下装配：所有装配用的零部件模型都在关联装配环境中设计，这种装配8.相似度：15.87%篇名：(1)形体分析。将零件的整体形状分解为若干个简单单元体或零件结构。9.相似度：13.85%篇名：(2)绘制草图。根据基本单元体的造型，画出截面轮廓或路径等二维图形。10.相似度：23.29%篇名：(2)自下而上装配：装配中的零部件，是在装配以外的环境设计完成的。将完成后的11.相似度：100.00%篇名：(2.12)12.相似度：16.44%篇名：(3)从中间装配：在装配过程中设计专用零部件的方法是自上而下，标准件是装配到13.相似度：16.98%篇名：(3)添加草图特征。通过拉伸、旋转等方式生成简单单元体。14.相似度：100.00%篇名：(3.12)15.相似度：100.00%篇名：(3.14)16.相似度：100.00%篇名：(3.15)17.相似度：100.00%篇名：(3.16)18.相似度：100.00%篇名：(3.20)19.相似度：100.00%篇名：(3.23)20.相似度：9.80%篇名：(4)添加放置特征。通过打孔、倒角等方式创建零件结构。21.相似度：14.29%篇名：(5)重复步骤（2）（3）和（4），逐一完成各个单元体和零件结构的造型，最终22.相似度：17.14%篇名：(b+c)/d(b-a) (2.9)23.相似度：9.76%篇名：,-160.214,57.316）、（-1105.943,-99.699,624.相似度：12.50%篇名：,-160.214,64.183）C（-1144.998,-151.317,25.相似度：25.35%篇名：.15所示。设置最终时间为8s，观察小车的运动情况。观察可知，小车各机构的运动协调,无干涉现象。26.相似度：21.62%篇名：.3所示，为了使整个小车的重心降低，提高重块下降时的能量利用率，重块的初始高27.相似度：31.37%篇名：.8所示。其中，Joint Initial Condition模块用来设置曲28.相似度：15.87%篇名：0.2），单位均设置为mm。特别地，由于Ground模块要与机器环境模块(M29.相似度：25.00%篇名：12 (2.13)30.相似度：7.14%篇名：12在一条直线上，根据图中几何关系，由余弦定理得：31.相似度：2.63%篇名：11+011)32.相似度：1.54%篇名：1；摇杆CD绕旋转副D的轴线旋转，在平面Oxy内的投影矢量与x轴的33.相似度：17.02%篇名：1 曲柄微调螺母， 2 连杆微调螺母， 3摇杆微调螺母34.相似度：45.83%篇名：1 曲柄， 2 连杆， 3 摇杆35.相似度：55.56%篇名：1. 双击机器环境模块（Machine Environment），由转向机构36.相似度：13.70%篇名：1. 双轮同步驱动。如果采用这种方式，小车在转弯过程中，靠近转弯中心的车轮会37.相似度：15.79%篇名：1. 尽量简化小车结构38.相似度：28.77%篇名：1. 链传动。链传动使用广泛，需要的张紧力小，所以压轴力较小；制造安装精度要39.相似度：74.19%篇名：1.1本课题的研究背景、目的和意义40.相似度：10.81%篇名：1.具有适中的驱动力，如果驱动力太大，则使小车行进速度过大，从而使小车上的重41.相似度：12.70%篇名：1滑轮，2 立杆，3 大齿轮，4 曲柄轴，5 摇杆，6 摇杆支撑座，7 前轮42.相似度：21.28%篇名：2-7中微调机构，以使小车在更加精确的轨迹上前行。43.相似度：13.79%篇名：2. 减少高副，从而减少摩擦损耗44.相似度：19.23%篇名：2. 双击Ground和Ground1模块，设置坐标分别为（-990.74745.相似度：16.44%篇名：2. 双轮差速驱动。双轮差速驱动主要是利用差速器实现差速，例如，汽车的差速机46.相似度：16.44%篇名：2. 同步带传动。同步带传动效率较高，质地轻薄，柔韧性好，不需润滑，易于保养47.相似度：53.85%篇名：2.1.1总体方案48.相似度：100.00%篇名：2.1.2车架49.相似度：38.46%篇名：2.1.3原动机构50.相似度：50.00%篇名：2.1.4传动机构51.相似度：61.54%篇名：2.1.5转向机构52.相似度：84.62%篇名：2.1.6行走机构53.相似度：100.00%篇名：2.1.7微调机构54.相似度：37.04%篇名：2.2.1小车最终方案与工作原理55.相似度：43.48%篇名：2.2.2转弯弧长的近似计算56.相似度：73.68%篇名：2.2.3速比的合理分配57.相似度：47.62%篇名：2.2.4齿轮副参数的确定58.相似度：45.16%篇名：2.2.5空间曲柄摇杆机构参数的确定59.相似度：45.45%篇名：2.2技术设计60.相似度：21.62%篇名：2.在物块下降过程中需要对其加以约束，倘若不加以约束，物块的速度就会越来越大61.相似度：25.00%篇名：3cos131+62.相似度：5.26%篇名：33+3) (3.17)63.相似度：5.88%篇名：3+3)364.相似度：33.33%篇名：33365.相似度：30.56%篇名：3+23366.相似度：21.05%篇名：3311 (3.19)67.相似度：21.62%篇名：331168.相似度：17.81%篇名：3. 单轮驱动。两个后轮，一个作为动力轮，另一个作为从动轮。就像人力三轮车一69.相似度：34.48%篇名：3. 机构以简洁为主，效率要高；70.相似度：17.02%篇名：3. 满足强度要求的前提下，转轴、轴承等的直径要小71.相似度：28.57%篇名：3. 齿轮传动。齿轮传动的效率高，可以达到98%，并且能保证传动比，同时齿轮72.相似度：61.90%篇名：3.1.1驱动系统建模分析73.相似度：47.62%篇名：3.1.2转向系统建模分析74.相似度：47.62%篇名：3.1.3小车行走轨迹仿真75.相似度：44.44%篇名：3.1基于MATLAB的小车轨迹仿真76.相似度：26.67%篇名：3.2 Simulink转向机构建模与仿真77.相似度：50.00%篇名：3.2.1 空间连杆机构的数学描述78.相似度：38.10%篇名：3.2.2小车转向机构建模79.相似度：16.44%篇名：3.2所示。其中，中间曲线是前轮轨迹，其余两条是后轮轨迹。由图可知，前轮轨迹80.相似度：23.53%篇名：3.双击Joint Initial Condition模块设置旋转副初始条件81.相似度：23.73%篇名：4. 分别设置两个旋转副。RevoluteA与曲柄相连，绕z轴旋转；Revo82.相似度：61.54%篇名：4. 要充分润滑83.相似度：24.00%篇名：4.1 CAD技术和inventor软件84.相似度：29.41%篇名：4.1.1 产品设计制造的信息化和数字化85.相似度：81.82%篇名：4.1.2 CAD技术的发展历程及发展趋势86.相似度：39.13%篇名：4.1.3 Inventor 软件概述87.相似度：12.12%篇名：4.12（a）所示。进入如图4.12（b）所示运动仿真环境，单击工具面板上的88.相似度：100.00%篇名：4.2.1 创建草图89.相似度：54.55%篇名：4.2.2 基于草图创建特征90.相似度：59.26%篇名：4.2.3inventor装配与干涉检查91.相似度：37.14%篇名：4.2重力驱动小车的inventor建模与装配92.相似度：48.00%篇名：4.3 重力驱动小车运动仿真93.相似度：38.10%篇名：4.3.1运动仿真环境设置94.相似度：70.59%篇名：4.3.2添加运动约束95.相似度：38.46%篇名：4.3.4仿真分析96.相似度：13.51%篇名：4.重物在下降过程中，并不是匀速运动，实际下落的运动规律是：由静止开始逐渐加97.相似度：15.15%篇名：4基于Inventor的三维设计和运动仿真98.相似度：57.89%篇名：5. 保证零件加工精度99.相似度：19.70%篇名：5. 根据A,B,C,D四点的坐标，在世界坐标系中分别设置曲柄、连杆、摇杆的100.相似度：77.78%篇名：5.3.3驱动101.相似度：26.32%篇名：5mm , 2=2+2=108.75mm102.相似度：3.33%篇名：6. 分别设置两个传感器的参数。Joint Sensor用来测量球副C处的位103.相似度：27.27%篇名：6. 适当选材104.相似度：5.56%篇名：60.08）D（-1105.943,-99.699,60.2）。105.相似度：13.33%篇名：7. 减小小车重量106.相似度：31.75%篇名：7. 分别对6个Scope模块参数进行设置，如图3.16所示，以输出仿真数据107.相似度：6.67%篇名：8. 增大后轮半径108.相似度：9.76%篇名：A（-990.747,-160.214,57.316）B（-1026.402109.相似度：33.33%篇名：C的坐标C(-a,d).110.相似度：15.49%篇名：D/CAE系统，必须以更加积极的心态、更加成熟的理论来投入到产品设计的过程中111.相似度：26.32%篇名：F=20331112.相似度：23.68%篇名：G=2(03131)113.相似度：5.13%篇名：Inventor 即AutoDesk Inventor Profession114.相似度：22.58%篇名：MATLAB软件中的Simulink仿真软件包带给使用者的不仅是灵活方便的操115.相似度：59.57%篇名：SimMechanics立足于Simulink之上，作为 Simscape库116.相似度：27.78%篇名：VR技术的应用展开了广泛而深入的研究与实践。近年来，VR技术已经在国外机械制117.相似度：21.62%篇名：sin3+2(0313118.相似度：15.63%篇名：a(:,3),-r,a(:,1),a(:,4),-k);119.相似度：10.42%篇名：achine Environment)相连，所以对Ground模块选择Sho120.相似度：75.00%篇名：al(AIP) ，是由美国欧特克（AutoDesk）公司推出的一款三维可视化121.相似度：10.53%篇名：alpha=70*pi/180; %摇杆摆角122.相似度：10.53%篇名：alpha=70*pi/180; %摇杆摆角123.相似度：25.00%篇名：ation Parameters命令设置初始时间为0s，终止时间为5s，其余124.相似度：2.56%篇名：a+db+c (2.10)125.相似度：8.51%篇名：c=63 mm d=112 mm。计算可得，此时2=30。126.相似度：12.50%篇名：cos1-cos2=aa+d-127.相似度：18.42%篇名：cos1=d+(b-a)-c/2d(b-a)128.相似度：18.42%篇名：cos2=d+(b+a)-c/2d(b+a)129.相似度：39.47%篇名：curve1=plot(p(:,1),p(:,2),-b,p(:,1),130.相似度：10.53%篇名：curve2=plot(v(:,1),v(:,2),-b,v(:,1),131.相似度：7.89%篇名：curve3=plot(a(:,1),a(:,2),-b,a(:,1),132.相似度：79.41%篇名：curve5=plot(aa(:,1),aa(:,2),-b);133.相似度：38.89%篇名：d2=2134.相似度：7.32%篇名：disp * 已知条件 * 135.相似度：34.15%篇名：disp * 计算结果 * 136.相似度：17.95%篇名：ds=Rd2 (3.3)137.相似度：23.68%篇名：f1=x(1)/x(3)-sqrt(1-cos(alpha)/(2*(cos(gamin)2);138.相似度：26.32%篇名：f2=x(2)/x(3)-sqrt(1-(x(2)/x(3)/(1-(139.相似度：31.03%篇名：f3=qb2-x(1)2-x(2)2+x(3)2;140.相似度：10.53%篇名：f= (2.2)141.相似度：100.00%篇名：figure(1)142.相似度：100.00%篇名：figure(2)143.相似度：6.98%篇名：fprintf( 摇杆摆角 alpha=%3.4f n,alpha*180/pi)144.相似度：7.14%篇名：fprintf( 摇杆长度 c=%3.4f mm n,x(2)145.相似度：35.71%篇名：fprintf( 曲柄长度 qb=%3.4f mm n,qb)146.相似度：13.64%篇名：fprintf( 最小传动角 gamin=%3.4f n,gamin*180/pi)147.相似度：4.76%篇名：fprintf( 机架长度 d=%3.4f mm n,x(3)148.相似度：6.38%篇名：fprintf( 极位夹角 theta=%3.4f n,theta*180/pi)149.相似度：4.65%篇名：fprintf( 行程速比系数 k=%3.4f n,k)150.相似度：7.14%篇名：fprintf( 连杆长度 b=%3.4f mm n,x(1)151.相似度：44.44%篇名：function f=qbyg(x)152.相似度：15.79%篇名：gamin=pi/4; %最小传动角153.相似度：15.79%篇名：gamin=pi/4; %最小传动角154.相似度：100.00%篇名：grid on155.相似度：76.19%篇名：gtext(bf转向机构摇杆CD仿真曲线)156.相似度：76.74%篇名：gtext(bf转向机构球副C处仿真曲线)157.相似度：20.93%篇名：i=1000; %将正弦曲线的14周期分为1000份158.相似度：38.60%篇名：imulink中的SimMechanics模块，对小车转向机构进行运动分析，159.相似度：13.33%篇名：l=0.5/i; %每一份的横向距离160.相似度：9.68%篇名：legend(x方向,y方向,z方向)161.相似度：11.54%篇名：luteD与摇杆相连，绕y轴旋转。则参数设置如图3.12所示。162.相似度：16.67%篇名：m=y.*y+l.*l;163.相似度：16.98%篇名：mm，根据已知的12=180、=70及选定的164.相似度：7.94%篇名：m、AD=112mm，通过三维制图软件进行装配,如图3.4所示，容易获得各铰链处的绝对坐标：165.相似度：7.69%篇名：n=2.50.185 (2.4)166.相似度：8.11%篇名：nk联合仿真，无论是在效率上，还是在功能上都要比普通的编程强大得多，这大大节167.相似度：23.44%篇名：nventor 2015运动仿真，仿真重力驱动小车装配体中各零部件的运动方式和过程。168.相似度：25.64%篇名：or中特征的创建可分为三种，如图4.5所示。169.相似度：18.75%篇名：p(:,3),-r,p(:,1),p(:,4),-k);170.相似度：37.50%篇名：p=0.1:0.005:0.5;171.相似度：11.11%篇名：plot(ap(:,1),ap(:,2),-b);172.相似度：7.41%篇名：plot(av(:,1),av(:,2),-b);173.相似度：12.50%篇名：plot(p,s,r)174.相似度：7.35%篇名：p的大小直接影响小车的转弯弧度，故取值应适中，本设计取p=0.35m，则对应小车行走一个周期的弧长s2.5m。175.相似度：10.53%篇名：qb=30; %曲柄长度176.相似度：10.26%篇名：qb=30; %曲柄长度177.相似度：31.58%篇名：s=0; % s为小车行走一个周期的弧长178.相似度：42.86%篇名：s=s*4;179.相似度：50.00%篇名：s=s+sqrt(m);180.相似度：63.64%篇名：set(curve1(1),linewidth,1)181.相似度：63.64%篇名：set(curve1(2),linewidth,1)182.相似度：54.05%篇名：set(curve1(3),linewidth,1)183.相似度：60.61%篇名：set(curve2(1),linewidth,1)184.相似度：63.64%篇名：set(curve2(2),linewidth,1)185.相似度：62.86%篇名：set(curve2(3),linewidth,1)186.相似度：61.76%篇名：set(curve3(1),linewidth,1)187.相似度：58.82%篇名：set(curve3(2),linewidth,1)188.相似度：62.86%篇名：set(curve3(3),linewidth,1)189.相似度：5.41%篇名：sin1sin12+1190.相似度：50.00%篇名：subplot(221)191.相似度：100.00%篇名：subplot(222)192.相似度：100.00%篇名：subplot(223)193.相似度：55.26%篇名：theta=pi*(k-1)/(k+1); %极位夹角194.相似度：76.74%篇名：title(bf传动比k及s与偏距p的关系)195.相似度：47.62%篇名：title(bf位移-时间)196.相似度：47.83%篇名：title(bf加速度-时间)197.相似度：13.04%篇名：title(bf角位移-时间)198.相似度：12.00%篇名：title(bf角加速度-时间)199.相似度：13.04%篇名：title(bf角速度-时间)200.相似度：12.50%篇名：v(:,3),-r,v(:,1),v(:,4),-k);201.相似度：4.35%篇名：w machine environment port选项，如图3.10所示。202.相似度：50.00%篇名：while (x=0.5)203.相似度：33.33%篇名：x(1)/x(3)2*(cos(gamin)2);204.相似度：43.75%篇名：x0=120 60 130;205.相似度：75.00%篇名：x=0.5/i;206.相似度：100.00%篇名：x=fsolve(qbyg,x0);207.相似度：83.33%篇名：x=x+l;208.相似度：66.67%篇名：xlabel(bf 偏距p(m)209.相似度：31.03%篇名：xlabel(bfit仿真时间（s）)210.相似度：42.42%篇名：y=p.*(sin(pi.*x)-sin(pi.*(x-l);211.相似度：20.45%篇名：y=psin(x)，周期T=2m (2.3)212.相似度：28.00%篇名：ylabel(bfit位移（m）)213.相似度：51.61%篇名：ylabel(bfit加速度（m/s2）)214.相似度：10.71%篇名：ylabel(bfit角位移（）)215.相似度：37.14%篇名：ylabel(bfit角加速度（rad/s2）)216.相似度：51.61%篇名：ylabel(bfit角速度（rad/s）)217.相似度：3.70%篇名：ylabel(bfit速度（m/s）)218.相似度：11.54%篇名：cos1 (3.4)219.相似度：5.13%篇名：=f(1) (3.5)220.相似度：55.56%篇名：摇杆CD的摆角221.相似度：28.95%篇名：“运动仿真设置”图标按钮。在弹出的对话框中取消“自动转换对标准连接的约束”选222.相似度：21.05%篇名：2arctan (3.22)223.相似度：8.82%篇名：sin (3.10)224.相似度：21.05%篇名：自动地避开障碍物。为了便于设计，根据小车需要完成的这三大功能，将重力驱动小225.相似度：24.19%篇名：、XZ、实体平面、 新建工作平面等。草图设计基本流程如图4.3所示。226.相似度：24.66%篇名：、角速度和角加速度的数学描述。在对图3.4所示的空间四杆机构进行数学描述之前227.相似度：22.37%篇名：。但是具有较高的制造、安装要求，成本较高；且在保证传递效率的前提下还需要保证228.相似度：87.32%篇名：。信息技术在产品设计与制造领域中的广泛应用，首先发展了先进制造技术(Adva229.相似度：16.42%篇名：。可以预见。随着VR技术以及现有的CAD/CAE系统的发展，最终两者将会实现230.相似度：22.37%篇名：。在这一国际背景下，各国也纷纷采取措施，全面推进节能减排工作，在一定程度上取得了良好的效果和宝贵的经验。231.相似度：18.42%篇名：。查阅大量文献资料可知，绳轮式和链轮式可以实现该功能，但是，就效率和简洁性而232.相似度：36.07%篇名：一提的是，今年，虚拟现实（Virtual Reality）技术在国内掀起了一233.相似度：13.16%篇名：不能做的太小，否则小车的行走将会不稳定，在运行过程中物块容易发生晃动，影响小234.相似度：25.00%篇名：与此同时，在结构设计的过程中应该兼顾加工制作的难易，综合考虑小车功能的实现、235.相似度：23.53%篇名：与特性，并将Inventor应用于重力驱动小车的建模与装配仿真，得出小车的整236.相似度：100.00%篇名：两式相减并整理得:237.相似度：14.47%篇名：个部分。其中，转向机构是小车完成绕障功能的关键，根据各届比赛获得优胜的设计方238.相似度：15.91%篇名：中心距： a=12（1+2）=63.75mm239.相似度：13.16%篇名：中的“检验”选项卡，然后选择“干涉检查”按钮，最后选择需要检查的零件。干涉出240.相似度：61.84%篇名：中的一个仿真模块，它提供了大量对应实际系统的元件，如：刚体、铰链、约束、坐标241.相似度：25.00%篇名：为了便于设计，如前所述，根据小车需要完成的这三大功能，把重力驱动小车整体划分242.相似度：14.47%篇名：为六大部分。为了获得一个最佳方案，本文采用发散性思维的设计方法，根据每一部分243.相似度：100.00%篇名：为默认值；然后打开SimMechanics选项，勾选Display mach244.相似度：38.89%篇名：主要有：凸轮机构、锥齿轮、空间曲柄摇杆机构（空间RSSR机构）等，这些结构各245.相似度：23.68%篇名：于小车前进；轴距如果太大则会极大地增大小车转向的难度。综合以上因素，将小车底246.相似度：56.52%篇名：仅在去年就检查了193款虚拟汽车原型中的超过13.5万个细节，进而节省了产品247.相似度：64.06%篇名：从仿真结果可以看出，对于机械模型设计仿真优化，通过MATLAB与Simuli248.相似度：10.96%篇名：以小车后轮为例，草图如图4.4所示，在约束曲线尺寸后，后轮草图轮廓曲线由绿色249.相似度：5.08%篇名：以轮A为参考，则在小车的运动坐标系中，B的坐标B(-(1+2),0)250.相似度：15.79%篇名：以避免物块落至底板而发生剧烈的振动，造成不必要的能量损失，并且可以减少小车前251.相似度：15.79%篇名：件之间的运动关系，确定需要插入运动类型的零部件：齿轮副间插入外齿轮啮合运动、252.相似度：17.33%篇名：仿真分析的运行控制通过仿真播放器完成，单击菜单栏的“仿真播放器”按钮，如图4253.相似度：17.65%篇名：作，而且有人性化的操作界面。近年来，Simulink软件包的功能日益增强和完254.相似度：35.53%篇名：使之成为创新型人才，这正是我们国家所需要的，这样的创新型人才必将为社会的发展255.相似度：14.47%篇名：保装配完整后的结构可以正常完成小车的功能，保证车架不变形；此外，该小车的重量256.相似度：71.93%篇名：假设在转向杆与驱动轴间的夹角为时，曲柄转过的角度为1257.相似度：25.00%篇名：做出巨大的贡献，他们是实现中华民族伟大复兴的不竭动力；同时，创新型人才的形成258.相似度：26.32%篇名：全国大学生工程训练综合能力竞赛至今已经举办了四届，其中第二、三、四届均以“重259.相似度：15.79%篇名：公司产品或课题研究处于研制或试探阶段时，欧美的一些大公司或高校主要采用的仿真实验软件就是Simulink。260.相似度：4.17%篇名：其中: a曲柄AB的长度261.相似度：32.88%篇名：其中，小车零件的造型主要使用的是基于草图的特征。在绘制如图4.4所示草图后，262.相似度：17.11%篇名：具的创新。数字化技术在设计制作系统中可以实现信息的储存、传输、共享与处理，进263.相似度：19.44%篇名：再将式(3.17)展开，并进行整理，可得：264.相似度：17.11%篇名：减少二氧化碳排放，保护我们的环境；以这两种内容为主题的活动在全球范围内进行着265.相似度：20.29%篇名：出小车的整体装配图，为小车的加工做好准备。图1.3为设计小车的基本流程。266.相似度：34.88%篇名：分度圆直径: 1=m1=21.25mm , 2=m2=106.25mm267.相似度：16.67%篇名：则与1具有以下几何关系：268.相似度：80.00%篇名：则在小车行走ds过程中，小车整体转过的角度269.相似度：61.11%篇名：则式(3.20)可以化为270.相似度：100.00%篇名：则曲柄轴转过的角度为271.相似度：38.10%篇名：则构件之间满足关系为:272.相似度：52.78%篇名：创建草图是指在草图平面上绘制图形的过程。这些平面通常为坐标平面，如XY、YZ273.相似度：21.21%篇名：创建装配模型有三种方法：自上而下装配、自下而上装配以及从中间装配。274.相似度：26.32%篇名：前轮转过角度时，小车转弯的曲率半径为275.相似度：35.53%篇名：前进时应该留有足够的转弯余量，为了使小车中心的轨迹能够很好地绕过前进道路上的276.相似度：26.79%篇名：副不能互相平行。因此所需SimMechanics模块主要有：Revolute277.相似度：25.93%篇名：力势能转换为动能、驱动自身向前行走、自动地避开障碍物。278.相似度：11.84%篇名：力驱动小车”作为竞赛主题，并且，在即将举办的第五届比赛中将继续沿用此主题。随279.相似度：22.86%篇名：功能可能存在着两种或两种以上的模块，在建模过程中有些模块可能需要调整。280.相似度：39.47%篇名：加工精度要求高，精度上有保证。使用铝合金材料，并且在结构上进行合理设计，齿轮的重量不会太重。281.相似度：18.42%篇名：动，其目的就是为了深化实验教育改革创新，提升大学生在工程实践中的创新意识、实282.相似度：14.47%篇名：化技术、现代管理技术以及机械制造技术，极大地促进了产品设计制造方法、理论和工283.相似度：18.67%篇名：化设计 、系统设计等现代设计理论方法，对重力驱动小车的六大基本结构进行分析研284.相似度：57.89%篇名：华民族最为鲜明的民族品质。全国大学生工程训练综合能力竞赛是由教育部发文举办的285.相似度：9.86%篇名：单击工具面板中的“插入运动类型”图标按钮，如图4.13（b）所示。根据各零部286.相似度：26.32%篇名：单轮驱动能量利用率高、传动精度高、加工简单，所以选用单轮驱动作为小车的后轮驱动方式。287.相似度：19.18%篇名：即小车后轮与前轮转向要通过1:5倍的速比减速后，再驱动前轮转向。才能满足截距为1m的重复绕障。288.相似度：62.79%篇名：历了巨大的发展，其技术发展历程如图4.1所示。289.相似度：22.22%篇名：参数，曲柄的参数设置如图3.13所示，连杆、摇杆与之类似。290.相似度：13.16%篇名：及机架也是不可缺少的。考虑到重力驱动小车的势能有限，采用汽车用的差速机构会使291.相似度：20.00%篇名：发展趋势可以概括为以下5个方面：集成化、智能化、网络化、虚拟化和移动化。值得292.相似度：11.84%篇名：发展，对于绿色健康的生活环境的渴望越来越大，节能减排正在逐渐被人们认识，节约293.相似度：29.63%篇名：发散式思维，综合分析可知，设计该小车需要注意以下几点：294.相似度：13.16%篇名：发生打滑，以等待远离转弯中心的车轮转过多出的弧长，保证转弯轨迹的完成。打滑现295.相似度：6.94%篇名：取为 4mm，这样可以使小车的装配和承重同时得到保证。两个后轮的距离大小对小296.相似度：14.29%篇名：变为蓝色，表示草图全约束，若存在绿色线条，则草图欠约束。297.相似度：28.95%篇名：另一方面，我国面临的环境污染与能源短缺问题越来越严重，人们开始思考自己的长远298.相似度：15.09%篇名：台编写M文件来计算偏距p与s之间的关系，并绘制关系曲线。299.相似度：47.06%篇名：后轮A与转向轮横向偏距1 后轮B与转向轮横向偏距2300.相似度：16.90%篇名：向各一次，以满足小车重复绕障的要求。假设后轮直径是180mm，计算可得，小车经过一个周期的行走，后轮转过圈数301.相似度：13.16%篇名：向左或向右角度大小的调节，主要保证小车的行走方向，使小车始终围绕障碍物中线的连线，左右对称绕障运行。302.相似度：21.21%篇名：命题要求障碍物的直径为20mm,首先确定小车总体宽度为180mm，考虑到小车303.相似度：21.05%篇名：善，基本满足了不同学科、不同工程领域研究人员和工程师对建模仿真的迫切需求。当304.相似度：11.84%篇名：因此小车的实际行走轨迹很难通过精确计算得到，只能假设一个理论轨迹来进行估算。305.相似度：100.00%篇名：图1.1小车示意图306.相似度：70.59%篇名：图1.2小车行走轨迹307.相似度：41.18%篇名：图2-5小车传动机构308.相似度：31.82%篇名：图2.10小车轨迹曲线模型309.相似度：26.67%篇名：图2.11小车行驶弧长与偏距的关系310.相似度：100.00%篇名：图2.12 空间四杆机构示意图311.相似度：100.00%篇名：图2.12小车转向机构示意图312.相似度：34.48%篇名：图2.13 转向机构MATLAB求解结果313.相似度：52.38%篇名：图2.1小车结构设计方案314.相似度：29.41%篇名：图2.2小车设计分析315.相似度：36.36%篇名：图2.4绕绳轮316.相似度：64.71%篇名：图2.7小车转向机构317.相似度：15.38%篇名：图2.8微调机构318.相似度：100.00%篇名：图2.9小车示意图319.相似度：60.87%篇名：图3-2小车轨迹的计算曲线320.相似度：100.00%篇名：图3.1 小车示意图321.相似度：44.44%篇名：图3.10机架参数设置322.相似度：34.78%篇名：图3.11旋转副角速度w设置323.相似度：45.00%篇名：图3.12旋转副参数设置324.相似度：23.81%篇名：图3.13 曲柄的参数设置325.相似度：37.50%篇名：图3.14刚体传感器参数设置326.相似度：38.46%篇名：图3.15关节处传感器参数设置327.相似度：66.67%篇名：图3.16 Scope模块参数设置328.相似度：27.59%篇名：图3.17转向机构球副C处仿真曲线329.相似度：25.00%篇名：图3.18转向机构摇杆CD仿真曲线330.相似度：85.71%篇名：图3.4 RSSR空间四杆机构示意图331.相似度：60.00%篇名：图3.5 三维直角坐标系中的矢量图332.相似度：100.00%篇名：图3.6 小车转向机构装配图333.相似度：14.49%篇名：图3.6所示的小车转向机构的构件数目为4，其中有3个活动件（2个连架杆和1个334.相似度：40.00%篇名：图3.7 空间四杆机构所需主要模块335.相似度：55.17%篇名：图3.8空间曲柄摇杆机构仿真模型336.相似度：44.00%篇名：图3.9机器环境模块参数设置337.相似度：66.67%篇名：图4.1 CAD技术发展历程338.相似度：100.00%篇名：图4.10重力驱动小车装配图339.相似度：40.00%篇名：图4.11 干涉检查340.相似度：47.83%篇名：图4.12 运动仿真环境设置341.相似度：26.67%篇名：图4.13 运动类型342.相似度：22.73%篇名：图4.14编辑驱动条件选项343.相似度：25.00%篇名：图4.15仿真播放器344.相似度：53.85%篇名：图4.2 Inventor三维设计过程345.相似度：58.82%篇名：图4.3草图设计流程346.相似度：47.62%篇名：图4.4小车后轮草图设计347.相似度：61.54%篇名：图4.5拉伸特征348.相似度：40.00%篇名：图4.5特征的分类349.相似度：5.88%篇名：图4.6后轮三维模型350.相似度：7.69%篇名：图4.7材料设置351.相似度：44.44%篇名：图4.8零件代号及零件名称设置352.相似度：66.67%篇名：图4.9 齿轮传动设计353.相似度：23.81%篇名：在(3.11)中，直角坐标与矢量参数的关系如下：354.相似度：19.74%篇名：在党的第十八届五中全会中，习近平总书记提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”355.相似度：15.79%篇名：在国内外大兴节能减排、国内民族工业亟待振兴的大背景下，纯机械传动的机构存在很356.相似度：24.64%篇名：在图3.4中，已知空间曲柄摇杆机构中的旋转副D在直角坐标系xyz中的坐标为（357.相似度：87.50%篇名：在图3.5中，x轴为实轴，iy轴为虚轴，jz为实轴。空间任意一矢量在358.相似度：40.00%篇名：在地面坐标系中，有359.相似度：12.50%篇名：在对式(3.23)求导，可得摇杆CD的角加速度3：360.相似度：18.42%篇名：在浏览器中，选择标准类型中的大齿轮与轴的旋转运动，单击鼠标右键，在右键快捷菜单中选择“特性”，如图4.14所示。361.相似度：10.45%篇名：型如图4.6所示。根据设计要求设置零件的材料，选择铝合金6061-O为小车后362.相似度：57.89%篇名：型轨迹行驶的，两个后轮在这个过程中必定会出现转速差。对于后轮驱动有以下几种方式：363.相似度：51.43%篇名：基本几何元素又是工艺元素。参数化造型也可以称作是基于特征的造型。Invent364.相似度：22.37%篇名：增强祖国新一代青年的创新意识，培养大学生的创新能力，贯彻并落实科技强国战略，365.相似度：13.16%篇名：大市场前景，所以该课题有很大的研究价值，同时对科学技术和工程实际有极其丰富的应用价值和理论意义。366.相似度：88.68%篇名：夹角为3。曲柄AB、连杆BC、摇杆CD分别用矢量1,367.相似度：9.30%篇名：如图3.1所示，对小车各部分尺寸进行符号说明：368.相似度：17.46%篇名：如果把空间四杆机构中各杆均看成矢量，并且能够用式(3.11)式(3.15)369.相似度：13.16%篇名：如：小车转弯时重心的变化，赛道接触面摩擦力的变化，赛道路面平直度的变化等等，370.相似度：31.91%篇名：实现整体建模。Inventor三维设计过程如图4.1所示。371.相似度：15.79%篇名：对小车进行运动仿真，首先选择菜单选项中的“环境”，然后选择“运动仿真”，如图372.相似度：12.00%篇名：对式(3.23)两边求导，可得摇杆CD的角加速度3：373.相似度：29.17%篇名：将式(3.18)移项并整理得：374.相似度：24.14%篇名：将式(3.19)中三方程分别进行求平方，然后再求和，整理后可得：375.相似度：16.67%篇名：小车完成一个周期的运行，其弧长近似为2.5m。在此过程中小车前轮向左和向右转376.相似度：26.09%篇名：小车结构复杂，重量增加，以及行走中的阻力增加。377.相似度：12.33%篇名：小车行走会超过设计周期；角度大，小车行走会不足设计周期，见图2.6。二是前轮378.相似度：16.44%篇名：小车行走轨迹的估算方法很多，根据图1.1，可采用正弦曲线、扇形轨迹等多种方法379.相似度：21.05%篇名：小车行走阻力，使小车行走更远。综合考虑小车的材料、加工、安装等一系列问题，小380.相似度：28.38%篇名：小车行驶过程中，当重物缓慢下降dh时，通过牵引线带动驱动轴转动，设此时驱动轴转过的角度为d2，则有381.相似度：3.95%篇名：小车转弯弧度的大小与车身的宽度、有限势能的最大化利用、小车行走中的安全性与协382.相似度：18.42%篇名：小车采用三轮结构，小车的前轮作为转向轮，小车的后轮作为驱动轮。轮子的大小、厚383.相似度：21.62%篇名：小车采用空间曲柄摇杆机构中摇杆的前后摆动来实现前轮左右摆动，机构简图如图2.12所示。384.相似度：23.68%篇名：小车，同时要保证小车行驶过程中具有稳定、协调、行驶距离远的特点。论文主要做了以下工作：385.相似度：13.16%篇名：就会做得很小，从而后轮之间的相对距离小，使小车运行的协调性与平稳性降低，不利386.相似度：59.38%篇名：带的包角。重力驱动小车中两个传动轴的中心距较小，不容易保证包角。387.相似度：36.54%篇名：并对加工误差进行修正，使小车能够按照设定的轨迹行走。388.相似度：21.57%篇名：应排去，即该机构的自由度F=2-1=1，机构具有确定运动。389.相似度：13.16%篇名：应该较轻，材料容易获得且经济。综合考虑，车架可以用塑料制成一个三角形底板，也可采用铝合金做成骨架式的结构。390.相似度：10.53%篇名：度均连续变化且呈现周期性变化，极位夹角较小，所以小车转向误差小；摇杆最大转角接近70，满足前轮转角要求。391.相似度：7.89%篇名：度大小的调节。角度大小调节是保证小车在设计好的弧长内，完成周期绕障。角度小，392.相似度：25.58%篇名：度要尽量低，所以将车架结构设计成“Z”字形。393.相似度：20.29%篇名：建立小车运动的数学模型，通过Matlab软件分析出小车前轮的轨迹曲线，运用S394.相似度：58.90%篇名：开发成本近2亿美元。我国VR技术研究虽然起步较晚，与国外发达国家还有一定的差395.相似度：83.33%篇名：当=0时，396.相似度：76.92%篇名：当=90时，397.相似度：7.84%篇名：当=0时，=，这时矢量完全在实轴jz上。398.相似度：84.62%篇名：当=90时，399.相似度：80.77%篇名：当小车转过的角度为时，有400.相似度：16.44%篇名：得小车各机构的最佳参数。如图2-2所示，对小车的功能实现、加工制作及成本进行401.相似度：28.95%篇名：微调机构作为自行小车的重要组成部分，扮演了一个重要的角色。微调机构能够调整曲402.相似度：18.42%篇名：才能使小车绕过更多的障碍，但小车行走的安全性也随之降低。因此合理选择转弯弧度403.相似度：68.42%篇名：指出，创新是我们中华民族进步的灵魂，是我们国家兴旺发达的不竭源泉，同时也是中404.相似度：24.64%篇名：按最小传动角来设计行程速比数K=1的曲柄摇杆机构。首先设定曲柄的长度a=30405.相似度：15.00%篇名：按照式(3.11)，将式(3,16)进行替换，可得：406.相似度：29.17%篇名：摇杆的角位移、角速度和角加速度曲线，如图3.18所示。小车转向机构速度、加速407.相似度：12.50%篇名：操作界面。设置拉伸距离为5mm,其他均为默认值，点击确定。然后创建小车后轮的408.相似度：52.63%篇名：擦理论可知道摩擦力矩与正压力的关系为：409.相似度：26.47%篇名：方案的对比，得出最优的结构设计方案，为小车进一步的设计做好理论基础。410.相似度：36.84%篇名：旋转，带动同轴小齿轮转动，通过齿轮啮合带动大齿轮旋转。在大齿轮轴上安装曲柄，411.相似度：66.22%篇名：无缝集成，组成一个真正意义上的基于VR技术的机械制造企业集成，进而在机械制造领域引起新一轮的变革。412.相似度：15.79%篇名：时，主动轮转动使小车向前行走，同时通过空间曲柄摇杆机构使前轮做周期性摆动，当413.相似度：11.84%篇名：明确小车的任务要求后，对小车进行功能分析。经分析，小车需要完成三大功能：将重414.相似度：25.00%篇名：是创新教育的最终目标，创新能力是培养的主体，当然，实践能力也是不可或缺的。本415.相似度：4.44%篇名：曲柄的旋转半径1 摇杆长c416.相似度：17.11%篇名：曲柄随大齿轮轴做近似匀速转动，通过连杆带动摇杆前后摆动，实现前轮的周期性转向417.相似度：19.51%篇名：曲线偏距p0.35，与预定的正弦曲线相吻合。418.相似度：21.62%篇名：最大程度地传递到后轮轴。如图2-5所示。419.相似度：77.94%篇名：最小传动角=45，然后查表并结合下列公式计算连杆和摇杆的长度。420.相似度：26.32%篇名：有各的优点，综合考虑结构的简洁性、安装精度和加工制作的成本，最终选择了空间曲421.相似度：20.00%篇名：本文根据图2.12所示的空间连杆机构示意图，使用向量复数法对摇杆CD进行位移422.相似度：22.37%篇名：本文设计的传动机构的功能是把小车的运动和动力传递到后轮上，同时也传递到转向机423.相似度：34.21%篇名：本文设计的原动机构的主要功能是将物块的重力势能转化为小车功能，使小车向前行走424.相似度：24.66%篇名：本文设计的重力驱动小车结构示意图如图2.9所示。重物下落，其重力势能通过原动425.相似度：14.47%篇名：本文采用的是铝合金制作而成的骨架式结构。首先，由于小车整体所受的力都不是很大426.相似度：19.74%篇名：本文采用自下而上的装配方法对重力驱动小车进行装配。在对重力驱动小车结构中全部427.相似度：35.53%篇名：本文首先分析了本课题提出的背景以及研究意义，针对小车无碳环保纯机械传动的要求428.相似度：25.00%篇名：机构即绕绳轮转化为小车前进的动能，提供驱动力；驱动轴旋转带动后轮使小车向前行429.相似度：13.04%篇名：杆之间形成的球副）；第4个构件为机架（即Ground模块），它始终是不动的。430.相似度：26.56%篇名：杆来回摆动的速度不相等，即设定行程速比系数K=1，即如图2.12中，431.相似度：18.42%篇名：材料的获得、加工制作成本等因素。应尽量避免主观直接决策，通过必要的数学推理、432.相似度：17.46%篇名：板宽度定为140 mm，底板长度定为180 mm。小车车架的结构示意图如图2433.相似度：17.11%篇名：构上。为了能够使小车按照所设计的轨迹精确地行驶，并且使小车向前行走的距离更远434.相似度：10.53%篇名：构能够很好地实现差速功能。但是结构复杂，即使修改设计，将其小型化，行星锥齿轮435.相似度：85.71%篇名：柄AB的角速度1；2个Revolute模块，2个Spherical436.相似度：11.84%篇名：柄、连杆和摇杆的长度，实现前轮转向角度的大小调节以及前轮向左向右大小的调节，437.相似度：21.92%篇名：柄摇杆机构作为本设计的方案，见图2.7。在小车行走的过程中，绕绳轮转动使后轮438.相似度：19.74%篇名：样在转弯时，自动完成差速转弯。通过这种方案来解决差速问题，结构简单，容易实现，符合重力驱动小车的要求。439.相似度：10.96%篇名：根据公式2.2可知，轮子的直径大小与小车所受阻力成反比，即增大后轮直径会减小440.相似度：15.79%篇名：根据前面的分析可知，一级齿轮减速为基础的设计方案优势比较明显。根据上文的推算441.相似度：19.74%篇名：根据各点坐标值构建空间四杆机构，同时要设定旋转副的绕轴方向，并且要使两个旋转442.相似度：14.29%篇名：根据程序运行结果，最终确定的机构尺寸为：a=30 mm b=98 mm443.相似度：23.68%篇名：案，能够完美的实现小车绕障功能的机构有：凸轮摇杆组合机构、曲柄摇杆机构、不完全齿轮机构等。444.相似度：27.66%篇名：模块、Body模块、Ground模块、Machine Environment445.相似度：29.79%篇名：模块、Spherical模块、Joint Sensor模块、Body Sensor模块和Scope显示模块。446.相似度：14.47%篇名：此外，由于障碍物距离是可以变动的，所以转向需具备两个调节环节，一是前轮转向角447.相似度：19.74%篇名：比较可知，齿轮传动是小车设计中最优的传动方案，所以在这里选用齿轮传动。根据小448.相似度：34.21%篇名：求低，成本低。但是链传动瞬时传动比不恒定，传动不平稳；工作时会产生噪声，不利于小车的平稳运行。449.相似度：33.33%篇名：求解式(3.21)可得角位移：450.相似度：13.70%篇名：点击菜单栏中的“完成草图”选项卡，然后点击“拉伸”选项卡，弹出如图4.5所示451.相似度：24.00%篇名：物不停地晃动，造成小车能量的不必要损失；同时,过大的驱动力容易使小车在转弯的时候因为速度太大而导致侧翻；452.相似度：67.12%篇名：特征是一种与功能相关的简单几何单元(如旋转、孔、倒角 等)，它既是零件造型的453.相似度：15.79%篇名：现如今，产品设计制造的数字化技术已经越来越成熟。数字化技术综合信息技术、自动454.相似度：13.16%篇名：现的时候不一定通过修改尺寸以达到最优。可以通过检查约束配合的关系，也能轻易排除干涉，如图4.11所示。455.相似度：42.11%篇名：由于连杆绕自身轴线回转，并不影响运动传递与输出，因此此处自由度为局部自由度，456.相似度：23.68%篇名：由命题要求可知小车需要完成三大功能：将重力势能转换为动能驱动自身向前行走457.相似度：13.70%篇名：由图3.4可以看出，任意时刻该空间四杆机构都是一闭环结构，从矢量角度考虑，有下列矢量方程成立：458.相似度：18.67%篇名：的主要任务是通过建立装配模型的运动机构模型分析装配模型的运动规律。本文通过I459.相似度：51.35%篇名：的五大发展理念，并把创新作为引领“十三五时期”发展的第一动力。习近平总书记460.相似度：28.95%篇名：的工作要求，寻求多种可行的方案与构思，进而分析各种方案的优缺点，最终得到最佳461.相似度：17.11%篇名：的弧度也就越大。要想将有限的势能最大化利用，应该使小车转弯的弧度尽量小，这样462.相似度：10.96%篇名：的设计方案。图2.1中列举了小车各部分的备选结构，各个结构的原理及优缺点将在下文逐一分析。463.相似度：13.16%篇名：着研究的逐步深入，全国大学生对于重力驱动小车的认识也逐步增加，比赛命题要求也464.相似度：29.63%篇名：矢量完全在复平面Oxy内。465.相似度：100.00%篇名：矢量完全在平面Oxz内。466.相似度：36.00%篇名：矢量完全在平面Oyz内。467.相似度：44.44%篇名：移、角速度和角加速度，如图3.15所示。468.相似度：19.67%篇名：移、速度和加速度，如图3.14所示；Body Sensor用来测量摇杆的角位469.相似度：10.53%篇名：究，通过方案对比，获得最优的结构，并初步确定小车基本尺寸，为小车的设计、仿真与制作做好理论基础。470.相似度：21.05%篇名：空间曲柄摇杆机构中的曲柄回转中心应该与摇杆的中心在同一高度，不仅使设计方便，471.相似度：21.43%篇名：空间曲柄摇杆机构的各部分尺寸为：AB=30mm、BC=98mm、CD=63m472.相似度：30.26%篇名：空间连杆机构比平面连杆机构相比结构紧凑，同时具有运动多样、工作灵活可靠的优点473.相似度：13.70%篇名：窗口中，如图3-7所示。这里所给模块并不是全部模块，只是主要的模块，因为同一474.相似度：23.68%篇名：第一步，分析空间四杆机构建模对象，明确所需的功能模块，并确定实现小车转向机构仿真模型的思路与方法。475.相似度：24.00%篇名：第三步，微调模块端口，搭建连接仿真模块，形成空间曲柄摇杆机构仿真模型，如图3476.相似度：11.84%篇名：第二个草图特征，即轴孔的创建，同样使用拉伸功能（求差），最终得到后轮的三维模477.相似度：22.06%篇名：第二步，建立Simulink模型窗口，选择所需机械仿真模块，并将其添加到模型478.相似度：26.00%篇名：第四步，根据所给参数坐标，设置机构各功能模块参数。479.相似度：76.32%篇名：系统、驱动器和传感器等，使用这些模块可以方便的建立复杂机械系统的图示化模型，480.相似度：18.42%篇名：约了时间和成本，同时还实现了动画仿真，能够直观的看出每根杆的运动情况，是机械系统建模和设计的强大而方便的工具。481.相似度：13.16%篇名：约束方式、支撑架用配合的约束方式等，根据各零部件的约束关系和位置要求来进行装482.相似度：10.94%篇名：绕iy轴（机架4）旋转，曲柄AB在平面Oxy内的投影矢量与x轴的夹角为483.相似度：43.84%篇名：考虑到小车调试过程中的可调性，应将a曲柄、b连杆、c摇杆处设置微调机构，见图484.相似度：25.33%篇名：而且可以使装配方便。摇杆前后摆动的时候更好的保证前后摆角相同，让小车按照“S485.相似度：21.05%篇名：而提供数字定量化、仿真和求解最优化、建模可视化的解决方案。数字化设计已成为产品设计制造必要手段。486.相似度：7.58%篇名：联立方程（1）（10），代入参数，通过MATLAB求解可得小车运动轨迹如图487.相似度：23.68%篇名：能做的太大，否则小车的转向将会不好控制，从而使小车难以避开障碍物；同时，车架488.相似度：21.05%篇名：能源，保护环境，推动绿色低碳发展，让我们对地球能源的使用能够持续更久的时间；489.相似度：24.29%篇名：自20世纪60年代以来，特别是进入21世纪，信息技术成为现代生产力发展的主导490.相似度：31.25%篇名：自20世纪60年代出现CAD曲面技术以来，CAD在其近50年的演变历史中，经491.相似度：43.24%篇名：若把A轮作为参考点，则小车移动的距离为492.相似度：10.53%篇名：薄和材料的选择对小车的设计都会产生影响，所以需要就不同原因做不同分析。根据摩493.相似度：18.57%篇名：表示，则列出空间机构的闭环矢量方程，从而可分析空间四杆机构的相关运动。494.相似度：18.18%篇名：装配图可知，z轴负方向为竖直向下方向，即设定重力加速度为0,0，-9.81m/s，其他参数为默认值。495.相似度：38.89%篇名：装配模型中，从中间装配是自上而下与自下而上装配的结合。496.相似度：22.22%篇名：解上述方程可得1与的函数关系式497.相似度：55.56%篇名：言，绳轮式是最优方案。小车对于原动机构还有其它的要求：498.相似度：23.68%篇名：训练综合能力竞赛都是以“重力驱动小车”为命题，仅在竞赛的内涵上进行了调整，从499.相似度：32.76%篇名：设置求解器仿真参数。利用模型窗口菜单Simulation中的Configur500.相似度：24.59%篇名：该机构中有旋转副2个，球副2个，活动构件n=3，则此机构的自由度为501.相似度：13.16%篇名：调性等因素紧密相关。设计的车身宽度越大，则小车行走的稳定性越好，但是要求转弯502.相似度：6.00%篇名：象会造成小车转弯阻力增加，转弯角度一致性差等后果。503.相似度：59.46%篇名：距，但现在已引起国家有关部门和科学家们的高度重视。作为虚拟现实技术基础的CA504.相似度：38.16%篇名：践能力和团队合作的精神，从而促进创新人才的培养。第二、三、四届全国大学生工程505.相似度：15.79%篇名：车架是整个小车的载体，合理的车架结构会使小车完美的实现各个功能。首先，车架不506.相似度：13.16%篇名：车正常的行走轨迹。因此，车架应该具有适中的尺寸，同时应该具有适当的刚度，以确507.相似度：21.05%篇名：车的整体结构划分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构等六508.相似度：18.57%篇名：车的材料选用铝合金，轮子直径为180mm。因为小车在前进的过程中是按照“S”509.相似度：21.05%篇名：车结构要求，运用齿轮计算公式可得到大小齿轮的基本尺寸，从而把锥形绕线轴的动力510.相似度：11.84%篇名：车运行的平稳性与协调性，以及两后轮差速的大小都有重要影响。轴距太小则小车整体511.相似度：18.42%篇名：转向机构是重力驱动小车实现绕障功能的核心，要使小车能够实现预定的正弦型轨迹，512.相似度：8.22%篇名：轮传动，提高建模效率，如图4.9所示。装配图中先将车架装配完成，然后装入后轮513.相似度：20.90%篇名：轮式，以保证小车启动时所需的力矩，并且使小车运行平稳。如图2.4所示。514.相似度：21.92%篇名：轮材料，设置界面及材料参数如图4.7所示。最后定义零件代号及零件名称，这样会极大的减少绘制工程图的工作量。515.相似度：10.00%篇名：轮，15 绳轮，16 驱动轴， 17 小齿轮，18 滑轮轴，19 滑轮支撑架，20 顶盘516.相似度：15.79%篇名：运动分析，得到了转向机构的运动曲线，验证了该设计有利于小车的平稳运行，为小车的设计提供了一定的帮助。517.相似度：40.48%篇名：运行程序得s与偏距p的关系曲线，如图2.11所示518.相似度：60.71%篇名：运行程序，结果如图2.13所示：519.相似度：17.14%篇名：运行该M文件，分别得到球副C点处的位移、速度和加速度曲线，如图3.17所示。520.相似度：15.79%篇名：这个题目中我们可以看出很多东西，一方面体现了国家对创新能力培养的重视，另一方521.相似度：37.50%篇名：这就要求转向机构必须具有转向和周期性运动的功能。522.相似度：8.70%篇名：这里，p表示小车在最大位置转弯时与障碍物横向偏离，简称偏距，见图2.10。523.相似度：100.00%篇名：进一步升华。在2011年的第二届竞赛中，命题要求小车完成间距为1m的绕障行走524.相似度：15.07%篇名：连杆），旋转副2个（连架杆与机架之间形成的旋转副），球副2个（连杆与2个连架525.相似度：18.87%篇名：通过MATLAB编写m文件计算该非线性方程组，程序如下所示：526.相似度：32.89%篇名：通过上述分析，重力驱动小车的原动机构采用可以调节输出驱动力矩的锥形轴圆柱体绳527.相似度：7.69%篇名：通过快捷键“Ctrl+T”运行机械机构仿真模型，获得仿真结果。通过MATLAB软件编写M文件如下：528.相似度：34.21%篇名：通过查阅大量书籍和文献，能够将铅垂平面的连续转动转化为水平面的连续摆动的机构529.相似度：69.74%篇名：速，然后匀速下落，最后进入减速阶段，最终以接近速度为零落至车架底板，所以小车启动时的力矩应该大于行走时的力矩。530.相似度：25.35%篇名：造业得到了广泛的应用，例如，美国福特公司将自己的CAD系统与VR技术想连接，531.相似度：18.42%篇名：逻辑证明来获得最优方案，充分利用计算机辅助数值计算的优越性，通过解析综合法获532.相似度：18.42%篇名：部的重量，使小车重心后移，增加小车行驶的稳定性；同时小车的厚度应该适当，本文533.相似度：14.58%篇名：配。最终完成重力驱动小车的装配图，如图4.l0所示。534.相似度：25.68%篇名：重力驱动小车前轮作为转向轮，后轮中A轮作为主动轮，B轮作为从动轮。当重物下落535.相似度：78.95%篇名：针对空间曲柄摇杆机构可采用两种微调方式，一种是螺母式，另一种是滑块式。螺母式536.相似度：22.86%篇名：阵热潮。并且，2016年被誉为中国“VR元年”，中国影视、娱乐、购物等行业对537.相似度：17.81%篇名：随着技术的进步和市场的需求不断提高。机械CAD技术处于不断的变化发展之中，其538.相似度：4.69%篇名：障碍物，则p0.1m。设小车行走一个周期的弧长为s，下面通过MATLAB平539.相似度：19.74%篇名：零件完成装配之后需要进行干涉检查，为后续的运动仿真做好基础。首先选择菜单选项540.相似度：17.86%篇名：零部件模型装入装配中，这种装配方法与实际的装配比较相近。541.相似度：25.00%篇名：面也体现了国家对节能减排的重视，同时对大学生的创新能力培养提供了一个很好的机会。542.相似度：9.86%篇名：项的选中，如图4.12（c），单击“确定”后，浏览器中“继承装配约束”将变成543.相似度：6.67%篇名：驱动轮半径R 齿轮传动比i544.相似度：40.35%篇名：驱动轴与转向轮中心距离d 曲柄轴与转向轮中心距离b545.相似度：36.84%篇名：驶；同时，通过齿轮传动使曲柄旋转，通过空间曲柄摇杆机构中摇杆的前后摆动实现小车的“s”型转向。546.相似度：89.47%篇名：黑色可选项，此时已将继承的装配约束删除，可手动转换装配约束，也可添加标准连接。547.相似度：20.45%篇名：齿根圆直径：1=12+=18.125 ,548.相似度：25.00%篇名：齿顶圆直径：1=1+2=23.7549.相似度：27.27%篇名：2arctan550.相似度：28.95%篇名：=122551.相似度：28.95%篇名：=2+21552.相似度：16.67%篇名：=121553.相似度：36.84%篇名：1) 32(0554.相似度：18.42%篇名：2=22+=103.125555.相似度：13.51%篇名：=sin=cos556.相似度：13.16%篇名：2=21cos2+557.相似度：5.26%篇名：12 (2.11)558.相似度：5.26%篇名：122=0+559.相似度：10.00%篇名：1=63-52-32=2 (2.6)560.相似度：16.13%篇名：1+2=0+3561.相似度：5.41%篇名：12+32+203562.相似度：29.73%篇名：22=02+02+02+563.相似度：2.70%篇名：222=0+564.相似度：36.84%篇名：3331565.相似度：30.00%篇名：=+”=+566.相似度：3.33%篇名：= (+)567.相似度：2.63%篇名：1)+2(2568.相似度：2.63%篇名：2=0+33 (3.18)569.相似度：28.95%篇名：332(570.相似度：12.24%篇名：0，0，0），用矢量0表示，曲柄AB571.相似度：28.95%篇名：=(1+2)cos572.相似度：15.79%篇名：=1cossin573.相似度：20.00%篇名：=(1+2)sin574.相似度：14.29%篇名：2=85,取模数m=1.25，按标准参数设计该齿轮传动：575.相似度：9.68%篇名： (3.9)576.相似度：64.86%篇名：=+cos1577.相似度：19.44%篇名：313cos13578.相似度：16.98%篇名：=0.350.5=35579.相似度：30.77%篇名：3 (3.24)580.相似度：44.00%篇名：+) (3.11)581.相似度：14.81%篇名： (3.13)582.相似度：28.57%篇名：2+2)=583.相似度：18.37%篇名：（1）三维特征造型实现参数化，将变量化技术融入其中584.相似度：4.00%篇名：（1）根据重力驱动小车的任务要求，分别对各种小车的六大结构进行分析研究，通过585.相似度：56.76%篇名：（1）通过快速创建完整精确数字样机，验证设计的外型、结构、 功能以及工程数据，加速 概念设计到产品制造的过程586.相似度：34.29%篇名：（2）一大亮点：人机界面设计简捷独特587.相似度：29.33%篇名：（2）内嵌运动仿真和应力分析功能，且易于操作，利用这些功能可较为准确的预测产品未来实际工作情况588.相似度：13.85%篇名：（3）可以实现以装配为基础的关联设计，实现对数据流的有效管理和使用589.相似度：28.99%篇名：（3）建立小车运动轨迹的数学模型，通过MATLAB计算得到小车的运动轨迹曲线590.相似度：29.85%篇名：（3）集成了Autodesk的数据管理软件，有利于设计与制造团队相互协作、高效安全的交流设计数据，提高工作效率591.相似度：12.50%篇名：（4）分析了CAD的发展历程及发展趋势，介绍了Inventor绘图软件的特点592.相似度：44.44%篇名：（4）可以轻松地创建智能零部件，例如钢结构、传动机构、管路、电缆593.相似度：34.25%篇名：（5）具有突破性的三维运算速度以及显示着色功能，方式简洁且具有较强的真实感594.相似度：27.87%篇名：（6）与dwg格式完美兼容，世界领先，可方便的导入和导出dwg数据。595.相似度：18.42%篇名：（6）可以不转换文件格式直接读写dwg文件596.相似度：17.39%篇名：（7）可以通过通用或者标准的数据格式与其他厂商的软件进行可靠的数据交换597.相似度：13.56%篇名：（7）完善的学习和参考资源可以多途径帮助设计人员提高设计能力598.相似度：23.73%篇名：（a）运动类型下拉列表 （b）“运动类型表”对话框599.相似度：10.00%篇名：，8 前轮轴，9前叉，10 连杆，11车架，12 曲柄，13 支撑架，14后600.相似度：15.79%篇名：，不断插入各个零件，不同的零件所采用的装配方式也不一样，如：轴、齿轮用插入的601.相似度：36.84%篇名：，以国内各高校综合性工程训练教学平台为基础，而开展的一项公益性科技创新实践活602.相似度：25.00%篇名：，但相比平面连杆机构设计制造更加困难。由于小车的转向机构是两个转动副轴线互相603.相似度：50.00%篇名：，使三个旋转自由度均不受限制，能够很好的把铅垂面上的连续回转运动转化为水平面上的连续摆动。604.相似度：16.67%篇名：，即设置曲柄旋转角速度：w=10rad/s,如图3.11所示。605.相似度：26.67%篇名：，在此基础上设计一种完全以重力势能来驱动的能够实现“S”型绕障功能的重力驱动606.相似度：34.21%篇名：，所以可以将小车底板做成骨架式；其次，我们可以将底板上重物块落下的部分挖空，607.相似度：15.79%篇名：，是小车设计中必须首先考虑的问题。由于小车在行走中会受到多方面因素的制约，比608.相似度：26.32%篇名：，最后在落在小车底板上的瞬间发生猛烈冲撞，造成能量的大量损失，影响小车的性能；609.相似度：43.18%篇名：，本文采用的小车轨迹是正弦曲线。轨迹方程为：610.相似度：28.95%篇名：，绕过的障碍物更多，传动机构必须达到一定的要求：传递效率高、传动稳定、结构简单等。611.相似度：80.00%篇名：，自行小车运行轨迹接近正弦曲线，曲率能够连续变化。612.相似度：31.25%篇名：，设定齿轮传动的传动比i=5，取小齿轮齿数为1=17，则大齿轮齿数613.相似度：23.88%篇名：，需要先推导和确定空间任意矢量如何用复数来表示，示意图如图3.5所示。614.相似度：48.21%篇名：；利用Simulink中的SimMechanics模块，对小车的转向机构进行全文简明报告：1绪论1.1本课题的研究背景、目的和意义在党的第十八届五中全会中，习近平总书记提出了“创新、协调、绿色、开放、共享” 的五大发展理念，并把创新作为引领“十三五时期”发展的第一动力。习近平总书记指出，创新是我们中华民族进步的灵魂，是我们国家兴旺发达的不竭源泉，同时也是中华民族最为鲜明的民族品质。全国大学生工程训练综合能力竞赛是由教育部发文举办的，以国内各高校综合性工程训练教学平台为基础，而开展的一项公益性科技创新实践活动，其目的就是为了深化实验教育改革创新，提升大学生在工程实践中的创新意识、实践能力和团队合作的精神，从而促进创新人才的培养。第二、三、四届全国大学生工程训练综合能力竞赛都是以“重力驱动小车”为命题，仅在竞赛的内涵上进行了调整，从这个题目中我们可以看出很多东西，一方面体现了国家对创新能力培养的重视，另一方面也体现了国家对节能减排的重视，同时对大学生的创新能力培养提供了一个很好的机会。增强祖国新一代青年的创新意识，培养大学生的创新能力，贯彻并落实科技强国战略，使之成为创新型人才，这正是我们国家所需要的，这样的创新型人才必将为社会的发展做出巨大的贡献，他们是实现中华民族伟大复兴的不竭动力；同时，创新型人才的形成是创新教育的最终目标，创新能力是培养的主体，当然，实践能力也是不可或缺的。本课题同时注重创新能力和实践能力的培养，命题扩展性极好，生命力强。另一方面，我国面临的环境污染与能源短缺问题越来越严重，人们开始思考自己的长远发展，对于绿色健康的生活环境的渴望越来越大，节能减排正在逐渐被人们认识，节约能源，保护环境，推动绿色低碳发展，让我们对地球能源的使用能够持续更久的时间；减少二氧化碳排放，保护我们的环境；以这两种内容为主题的活动在全球范围内进行着。在这一国际背景下，各国也纷纷采取措施，全面推进节能减排工作，在一定程度上取得了良好的效果和宝贵的经验。在国内外大兴节能减排、国内民族工业亟待振兴的大背景下，纯机械传动的机构存在很大市场前景，所以该课题有很大的研究价值，同时对科学技术和工程实际有极其丰富的应用价值和理论意义。1.2小车的研究情况全国大学生工程训练综合能力竞赛至今已经举办了四届，其中第二、三、四届均以“重力驱动小车”作为竞赛主题，并且，在即将举办的第五届比赛中将继续沿用此主题。随着研究的逐步深入，全国大学生对于重力驱动小车的认识也逐步增加，比赛命题要求也进一步升华。在2011年的第二届竞赛中，命题要求小车完成间距为1m的绕障行走。在2013年的第三届竞赛有两个竞赛项目，竞赛项目一与第二届竞赛项目基本相同，不同之处是障碍物的间距要求可调整，调整范围是1m100mm；竞赛项目二是一个新的命题，要求小车围绕间距为300500mm的2个障碍物作“8”字形轨迹绕行。第四届竞赛将小车的重物落差改为4002mm，本质上还是沿用了第三届命题要求。由命题要求可知小车需要完成三大功能：将重力势能转换为动能驱动自身向前行走自动地避开障碍物。为了便于设计，根据小车需要完成的这三大功能，将重力驱动小车的整体结构划分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构等六个部分。其中，转向机构是小车完成绕障功能的关键，根据各届比赛获得优胜的设计方案，能够完美的实现小车绕障功能的机构有：凸轮摇杆组合机构、曲柄摇杆机构、不完全齿轮机构等。1.3本文研究的主要内容不给小车添加任何外在的其他能量，将质量为1kg的物块悬挂在距小车底板5002mm的高度上。若取重力加速度g=10m/s，通过计算可知，此时物块所具有的重力势能为5J。通过重物铅垂下降带动系在它上面的绳子，绳子的另一端连接一个驱动机构，即在物块下降的过程中，物块的重力势能转换成小车的动能，使小车向前行走。当物块落到底板上，必须能够被小车承载，不允许掉落。最终物块应该与小车一起运动，绕过前行道路上的圆柱形障碍物，在不与障碍物发生碰撞的前提下让小车跑的尽可能更远。图1.1为小车示意图，其中6020 mm的质量块是小车的负载，其质量应该大于等于750g。小车行走的轨迹应如图1.2所示。图1.1小车示意图图1.2小车行走轨迹小车结构的合理设计是提高小车性能的关键。在设计方法上充分采用参数化设计 、优化设计 、系统设计等现代设计理论方法，对重力驱动小车的六大基本结构进行分析研究，通过方案对比，获得最优的结构，并初步确定小车基本尺寸，为小车的设计、仿真与制作做好理论基础。建立小车运动的数学模型，通过Matlab软件分析出小车前轮的轨迹曲线，运用Simulink中的SimMechanics模块，对小车转向机构进行运动分析，为小车的设计提供一定的帮助。将Inventor应用于小车的建模与运动仿真，得出小车的整体装配图，为小车的加工做好准备。图1.3为设计小车的基本流程。图1.3小车设计的基本流程2结构设计2.1方案设计2.1.1总体方案明确小车的任务要求后，对小车进行功能分析。经分析，小车需要完成三大功能：将重力势能转换为动能、驱动自身向前行走、自动地避开障碍物。为了便于设计，如前所述，根据小车需要完成的这三大功能，把重力驱动小车整体划分为六大部分。为了获得一个最佳方案，本文采用发散性思维的设计方法，根据每一部分的工作要求，寻求多种可行的方案与构思，进而分析各种方案的优缺点，最终得到最佳的设计方案。图2.1中列举了小车各部分的备选结构，各个结构的原理及优缺点将在下文逐一分析。与此同时，在结构设计的过程中应该兼顾加工制作的难易，综合考虑小车功能的实现、材料的获得、加工制作成本等因素。应尽量避免主观直接决策，通过必要的数学推理、逻辑证明来获得最优方案，充分利用计算机辅助数值计算的优越性，通过解析综合法获得小车各机构的最佳参数。如图2-2所示，对小车的功能实现、加工制作及成本进行发散式思维，综合分析可知，设计该小车需要注意以下几点：1. 尽量简化小车结构2. 减少高副，从而减少摩擦损耗3. 满足强度要求的前提下，转轴、轴承等的直径要小4. 要充分润滑5. 保证零件加工精度6. 适当选材7. 减小小车重量8. 增大后轮半径图2.1小车结构设计方案图2.2小车设计分析2.1.2车架车架是整个小车的载体，合理的车架结构会使小车完美的实现各个功能。首先，车架不能做的太大，否则小车的转向将会不好控制，从而使小车难以避开障碍物；同时，车架不能做的太小，否则小车的行走将会不稳定，在运行过程中物块容易发生晃动，影响小车正常的行走轨迹。因此，车架应该具有适中的尺寸，同时应该具有适当的刚度，以确保装配完整后的结构可以正常完成小车的功能，保证车架不变形；此外，该小车的重量应该较轻，材料容易获得且经济。综合考虑，车架可以用塑料制成一个三角形底板，也可采用铝合金做成骨架式的结构。本文采用的是铝合金制作而成的骨架式结构。首先，由于小车整体所受的力都不是很大，所以可以将小车底板做成骨架式；其次，我们可以将底板上重物块落下的部分挖空，以避免物块落至底板而发生剧烈的振动，造成不必要的能量损失，并且可以减少小车前部的重量，使小车重心后移，增加小车行驶的稳定性；同时小车的厚度应该适当，本文取为 4mm，这样可以使小车的装配和承重同时得到保证。两个后轮的距离大小对小车运行的平稳性与协调性，以及两后轮差速的大小都有重要影响。轴距太小则小车整体就会做得很小，从而后轮之间的相对距离小，使小车运行的协调性与平稳性降低，不利于小车前进；轴距如果太大则会极大地增大小车转向的难度。综合以上因素，将小车底板宽度定为140 mm，底板长度定为180 mm。小车车架的结构示意图如图2.3所示，为了使整个小车的重心降低，提高重块下降时的能量利用率，重块的初始高度要尽量低，所以将车架结构设计成“Z”字形。图2.3车架2.1.3原动机构本文设计的原动机构的主要功能是将物块的重力势能转化为小车功能，使小车向前行走。查阅大量文献资料可知，绳轮式和链轮式可以实现该功能，但是，就效率和简洁性而言，绳轮式是最优方案。小车对于原动机构还有其它的要求：1.具有适中的驱动力，如果驱动力太大，则使小车行进速度过大，从而使小车上的重物不停地晃动，造成小车能量的不必要损失；同时,过大的驱动力容易使小车在转弯的时候因为速度太大而导致侧翻；2.在物块下降过程中需要对其加以约束，倘若不加以约束，物块的速度就会越来越大，最后在落在小车底板上的瞬间发生猛烈冲撞，造成能量的大量损失，影响小车的性能；3. 机构以简洁为主，效率要高；4.重物在下降过程中，并不是匀速运动，实际下落的运动规律是：由静止开始逐渐加速，然后匀速下落，最后进入减速阶段，最终以接近速度为零落至车架底板，所以小车启动时的力矩应该大于行走时的力矩。通过上述分析，重力驱动小车的原动机构采用可以调节输出驱动力矩的锥形轴圆柱体绳轮式，以保证小车启动时所需的力矩，并且使小车运行平稳。如图2.4所示。图2.4绕绳轮2.1.4传动机构本文设计的传动机构的功能是把小车的运动和动力传递到后轮上，同时也传递到转向机构上。为了能够使小车按照所设计的轨迹精确地行驶，并且使小车向前行走的距离更远，绕过的障碍物更多，传动机构必须达到一定的要求：传递效率高、传动稳定、结构简单等。1. 链传动。链传动使用广泛，需要的张紧力小，所以压轴力较小；制造安装精度要求低，成本低。但是链传动瞬时传动比不恒定，传动不平稳；工作时会产生噪声，不利于小车的平稳运行。2. 同步带传动。同步带传动效率较高，质地轻薄，柔韧性好，不需润滑，易于保养。但是具有较高的制造、安装要求，成本较高；且在保证传递效率的前提下还需要保证带的包角。重力驱动小车中两个传动轴的中心距较小，不容易保证包角。3. 齿轮传动。齿轮传动的效率高，可以达到98%，并且能保证传动比，同时齿轮加工精度要求高，精度上有保证。使用铝合金材料，并且在结构上进行合理设计，齿轮的重量不会太重。比较可知，齿轮传动是小车设计中最优的传动方案，所以在这里选用齿轮传动。根据小车结构要求，运用齿轮计算公式可得到大小齿轮的基本尺寸，从而把锥形绕线轴的动力最大程度地传递到后轮轴。如图2-5所示。图2-5小车传动机构2.1.5转向机构转向机构是重力驱动小车实现绕障功能的核心，要使小车能够实现预定的正弦型轨迹，这就要求转向机构必须具有转向和周期性运动的功能。此外，由于障碍物距离是可以变动的，所以转向需具备两个调节环节，一是前轮转向角度大小的调节。角度大小调节是保证小车在设计好的弧长内，完成周期绕障。角度小，小车行走会超过设计周期；角度大，小车行走会不足设计周期，见图2.6。二是前轮向左或向右角度大小的调节，主要保证小车的行走方向，使小车始终围绕障碍物中线的连线，左右对称绕障运行。图2.6前轮转向角度对小车行走轨迹的影响通过查阅大量书籍和文献，能够将铅垂平面的连续转动转化为水平面的连续摆动的机构主要有：凸轮机构、锥齿轮、空间曲柄摇杆机构（空间RSSR机构）等，这些结构各有各的优点，综合考虑结构的简洁性、安装精度和加工制作的成本，最终选择了空间曲柄摇杆机构作为本设计的方案，见图2.7。在小车行走的过程中，绕绳轮转动使后轮旋转，带动同轴小齿轮转动，通过齿轮啮合带动大齿轮旋转。在大齿轮轴上安装曲柄，曲柄随大齿轮轴做近似匀速转动，通过连杆带动摇杆前后摆动，实现前轮的周期性转向，自行小车运行轨迹接近正弦曲线，曲率能够连续变化。空间曲柄摇杆机构中的曲柄回转中心应该与摇杆的中心在同一高度，不仅使设计方便，而且可以使装配方便。摇杆前后摆动的时候更好的保证前后摆角相同，让小车按照“S”型轨迹周期性的行走。空间曲柄摇杆机构的连杆与曲柄、摇杆分别通过关节轴承连接，使三个旋转自由度均不受限制，能够很好的把铅垂面上的连续回转运动转化为水平面上的连续摆动。1 曲柄， 2 连杆， 3 摇杆图2.7小车转向机构2.1.6行走机构小车采用三轮结构，小车的前轮作为转向轮，小车的后轮作为驱动轮。轮子的大小、厚薄和材料的选择对小车的设计都会产生影响，所以需要就不同原因做不同分析。根据摩擦理论可知道摩擦力矩与正压力的关系为： M=N (2.1)所以滚动摩擦阻力：f=MR=NR (2.2)根据公式2.2可知，轮子的直径大小与小车所受阻力成反比，即增大后轮直径会减小小车行走阻力，使小车行走更远。综合考虑小车的材料、加工、安装等一系列问题，小车的材料选用铝合金，轮子直径为180mm。因为小车在前进的过程中是按照“S”型轨迹行驶的，两个后轮在这个过程中必定会出现转速差。对于后轮驱动有以下几种方式：1. 双轮同步驱动。如果采用这种方式，小车在转弯过程中，靠近转弯中心的车轮会发生打滑，以等待远离转弯中心的车轮转过多出的弧长，保证转弯轨迹的完成。打滑现象会造成小车转弯阻力增加，转弯角度一致性差等后果。2. 双轮差速驱动。双轮差速驱动主要是利用差速器实现差速，例如，汽车的差速机构能够很好地实现差速功能。但是结构复杂，即使修改设计，将其小型化，行星锥齿轮及机架也是不可缺少的。考虑到重力驱动小车的势能有限，采用汽车用的差速机构会使小车结构复杂，重量增加，以及行走中的阻力增加。3. 单轮驱动。两个后轮，一个作为动力轮，另一个作为从动轮。就像人力三轮车一样在转弯时，自动完成差速转弯。通过这种方案来解决差速问题，结构简单，容易实现，符合重力驱动小车的要求。单轮驱动能量利用率高、传动精度高、加工简单，所以选用单轮驱动作为小车的后轮驱动方式。2.1.7微调机构微调机构作为自行小车的重要组成部分，扮演了一个重要的角色。微调机构能够调整曲柄、连杆和摇杆的长度，实现前轮转向角度的大小调节以及前轮向左向右大小的调节，并对加工误差进行修正，使小车能够按照设定的轨迹行走。针对空间曲柄摇杆机构可采用两种微调方式，一种是螺母式，另一种是滑块式。螺母式微调机构通过调节螺母实现连杆长短的调节，比滑块式更加方便，在此选用螺母式。结构如图2.8。1 曲柄微调螺母， 2 连杆微调螺母， 3摇杆微调螺母图2.8微调机构2.2技术设计2.2.1小车最终方案与工作原理本文设计的重力驱动小车结构示意图如图2.9所示。重物下落，其重力势能通过原动机构即绕绳轮转化为小车前进的动能，提供驱动力；驱动轴旋转带动后轮使小车向前行驶；同时，通过齿轮传动使曲柄旋转，通过空间曲柄摇杆机构中摇杆的前后摆动实现小车的“s”型转向。图2.9小车示意图2.2.2转弯弧长的近似计算小车转弯弧度的大小与车身的宽度、有限势能的最大化利用、小车行走中的安全性与协调性等因素紧密相关。设计的车身宽度越大，则小车行走的稳定性越好，但是要求转弯的弧度也就越大。要想将有限的势能最大化利用，应该使小车转弯的弧度尽量小，这样才能使小车绕过更多的障碍，但小车行走的安全性也随之降低。因此合理选择转弯弧度，是小车设计中必须首先考虑的问题。由于小车在行走中会受到多方面因素的制约，比如：小车转弯时重心的变化，赛道接触面摩擦力的变化，赛道路面平直度的变化等等，因此小车的实际行走轨迹很难通过精确计算得到，只能假设一个理论轨迹来进行估算。小车行走轨迹的估算方法很多，根据图1.1，可采用正弦曲线、扇形轨迹等多种方法，本文采用的小车轨迹是正弦曲线。轨迹方程为：y=psin(x)，周期T=2m (2.3)这里，p表示小车在最大位置转弯时与障碍物横向偏离，简称偏距，见图2.10。图2.10小车轨迹曲线模型命题要求障碍物的直径为20mm,首先确定小车总体宽度为180mm，考虑到小车前进时应该留有足够的转弯余量，为了使小车中心的轨迹能够很好地绕过前进道路上的障碍物，则p0.1m。设小车行走一个周期的弧长为s，下面通过MATLAB平台编写M文件来计算偏距p与s之间的关系，并绘制关系曲线。i=1000; %将正弦曲线的14周期分为1000份l=0.5/i; %每一份的横向距离s=0; % s为小车行走一个周期的弧长x=0.5/i;p=0.1:0.005:0.5; while (x=0.5)y=p.*(sin(pi.*x)-sin(pi.*(x-l);m=y.*y+l.*l;s=s+sqrt(m);x=x+l; ends=s*4;plot(p,s,r)title(bf传动比k及s与偏距p的关系)xlabel(bf 偏距p(m)hold ongrid on运行程序得s与偏距p的关系曲线，如图2.11所示图2.11小车行驶弧长与偏距的关系p的大小直接影响小车的转弯弧度，故取值应适中，本设计取p=0.35m，则对应小车行走一个周期的弧长s2.5m。2.2.3速比的合理分配小车完成一个周期的运行，其弧长近似为2.5m。在此过程中小车前轮向左和向右转向各一次，以满足小车重复绕障的要求。假设后轮直径是180mm，计算可得，小车经过一个周期的行走，后轮转过圈数n=2.5m0.18m5 (2.4)即小车后轮与前轮转向要通过1:5倍的速比减速后，再驱动前轮转向。才能满足截距为1m的重复绕障。2.2.4齿轮副参数的确定根据前面的分析可知，一级齿轮减速为基础的设计方案优势比较明显。根据上文的推算，设定齿轮传动的传动比i=5，取小齿轮齿数为z1=17，则大齿轮齿数z2=85,取模数m=1.25，按标准参数设计该齿轮传动：分度圆直径: d1=mz1=21.25mm , d2=mz2=106.25mm齿顶圆直径：da1=d1+2ha*m=23.75mm , da2=d2+2ha*m=108.75mm齿根圆直径：df1=d1-2ha*+c*m=18.125mm , df2=d2-2ha*+c*m=103.125mm中心距： a=12（d1+d2）=63.75mm2.2.5空间曲柄摇杆机构参数的确定小车采用空间曲柄摇杆机构中摇杆的前后摆动来实现前轮左右摆动，机构简图如图2.12所示。图2.12 空间四杆机构示意图该机构中有旋转副2个，球副2个，活动构件n=3，则此机构的自由度为F=6n-5p5-4p4-3p3-2p2-p1=63-52-32=2 (2.6)由于连杆绕自身轴线回转，并不影响运动传递与输出，因此此处自由度为局部自由度，应排去，即该机构的自由度F=2-1=1，机构具有确定运动。空间连杆机构比平面连杆机构相比结构紧凑，同时具有运动多样、工作灵活可靠的优点，但相比平面连杆机构设计制造更加困难。由于小车的转向机构是两个转动副轴线互相垂直的空间RSSR机构，摇杆的摆角大小相同，故可按平面曲柄摇杆机构设计其结构尺寸，如图2.12所示。图2.12小车转向机构示意图根据轨迹曲线可确定前轮的最大转角为max=arctan0.350.5=35则摇杆摆角=2max=70小车行驶过程中转向必须均匀稳定，所以曲柄摇杆机构不能有急回特性，否则将导致摇杆来回摆动的速度不相等，即设定行程速比系数K=1，即如图2.12中，B1AB2在一条直线上，根据图中几何关系，由余弦定理得：cosC1AD=d+(b-a)-c/2d(b-a) (2.7)cosC2AD=d+(b+a)-c/2d(b+a) (2.8)两式相减并整理得:cosC1AD-cosC2AD=aa+d-(b+c)/d(b-a) (2.9)则构件之间满足关系为: a+db+c (2.10)其中: a曲柄AB的长度b连杆BC的长度c摇杆CD的长度d机架AD的长度摇杆CD的摆角按最小传动角来设计行程速比数K=1的曲柄摇杆机构。首先设定曲柄的长度a=30mm，根据已知的B1AB2=180、=70及选定的最小传动角min=45，然后查表并结合下列公式计算连杆和摇杆的长度。bd=1-cosa2cos2min12 (2.11)cd=1-cd21-bd2cos2min12 (2.12)cd=bd2+ad2-112 (2.13)通过MATLAB编写m文件计算该非线性方程组，程序如下所示：clear,clc;x0=120 60 130;k=1; %行程速比系数theta=pi*(k-1)/(k+1); %极位夹角qb=30; %曲柄长度alpha=70*pi/180; %摇杆摆角gamin=pi/4; %最小传动角x=fsolve(qbyg,x0);disp * 已知条件 * fprintf( 行程速比系数 k=%3.4f n,k)fprintf( 极位夹角 theta=%3.4f n,theta*180/pi)fprintf( 曲柄长度 qb=%3.4f mm n,qb)fprintf( 摇杆摆角 alpha=%3.4f n,alpha*180/pi)fprintf( 最小传动角 gamin=%3.4f n,gamin*180/pi)disp * 计算结果 * fprintf( 连杆长度 b=%3.4f mm n,x(1)fprintf( 摇杆长度 c=%3.4f mm n,x(2)fprintf( 机架长度 d=%3.4f mm n,x(3)%解四杆机构非线性方程组的函数文件function f=qbyg(x)qb=30; %曲柄长度alpha=70*pi/180; %摇杆摆角gamin=pi/4; %最小传动角%x(1)是连杆长度；x(2)是摇杆长度；x(3)是机架长度f1=x(1)/x(3)-sqrt(1-cos(alpha)/(2*(cos(gamin)2);f2=x(2)/x(3)-sqrt(1-(x(2)/x(3)/(1-(x(1)/x(3)2*(cos(gamin)2);f3=qb2-x(1)2-x(2)2+x(3)2;f=f1;f2;f3;运行程序，结果如图2.13所示：图2.13 转向机构MATLAB求解结果根据程序运行结果，最终确定的机构尺寸为：a=30 mm b=98 mm c=63 mm d=112 mm。计算可得，此时C2AD=30。考虑到小车调试过程中的可调性，应将a曲柄、b连杆、c摇杆处设置微调机构，见图2-7中微调机构，以使小车在更加精确的轨迹上前行。3 基于MATLAB/Simulink的机构运动仿真3.1基于MATLAB的小车轨迹仿真如图3.1所示，对小车各部分尺寸进行符号说明：图3.1 小车示意图驱动轮半径R 齿轮传动比i后轮A与转向轮横向偏距a1 后轮B与转向轮横向偏距a2驱动轴与转向轮中心距离d 曲柄轴与转向轮中心距离b曲柄的旋转半径r1 摇杆长c连杆长L3.1.1驱动系统建模分析小车行驶过程中，当重物缓慢下降dh时，通过牵引线带动驱动轴转动，设此时驱动轴转过的角度为d2，则有d2=dhr2 (3.1)则曲柄轴转过的角度为d1=d2i (3.2)若把A轮作为参考点，则小车移动的距离为ds=Rd2 (3.3)3.1.2转向系统建模分析假设在转向杆与驱动轴间的夹角为时，曲柄转过的角度为1则与1具有以下几何关系：l2=c21-cos2+b+csin-r1sin12+r1cos1 (3.4)解上述方程可得1与的函数关系式=f(1) (3.5)3.1.3小车行走轨迹仿真重力驱动小车前轮作为转向轮，后轮中A轮作为主动轮，B轮作为从动轮。当重物下落时，主动轮转动使小车向前行走，同时通过空间曲柄摇杆机构使前轮做周期性摆动，当前轮转过角度时，小车转弯的曲率半径为=btan+a1 (3.6)则在小车行走ds过程中，小车整体转过的角度d=ds (3.7)当小车转过的角度为时，有dx=-dssindy=dscos (3.8)以轮A为参考，则在小车的运动坐标系中，B的坐标B(-(a1+a2),0)C的坐标C(-a,d).在地面坐标系中，有xB=xA-(a1+a2)cosyB=yA-(a1+a2)sin (3.9)xc=xA-a1cos-dsinyC=yA+dcos-a1sin (3.10)联立方程（1）（10），代入参数，通过MATLAB求解可得小车运动轨迹如图3.2所示。其中，中间曲线是前轮轨迹，其余两条是后轮轨迹。由图可知，前轮轨迹曲线偏距p0.35，与预定的正弦曲线相吻合。 图3-2小车轨迹的计算曲线3.2 Simulink转向机构建模与仿真MATLAB软件中的Simulink仿真软件包带给使用者的不仅是灵活方便的操作，而且有人性化的操作界面。近年来，Simulink软件包的功能日益增强和完善，基本满足了不同学科、不同工程领域研究人员和工程师对建模仿真的迫切需求。当公司产品或课题研究处于研制或试探阶段时，欧美的一些大公司或高校主要采用的仿真实验软件就是Simulink。SimMechanics立足于Simulink之上，作为 Simscape库中的一个仿真模块，它提供了大量对应实际系统的元件，如：刚体、铰链、约束、坐标系统、驱动器和传感器等，使用这些模块可以方便的建立复杂机械系统的图示化模型，仿真三维系统的平移和转动运动。SimMechanics可以用虚拟现实工具箱（Virtual Reality）或MATLAB图形方式生成系统的三维动画，显示机械系统的数值分析结果。SimMechanics基本模块如图3.3所示。图3.3 MATLAB中的SimMechanics库3.2.1 空间连杆机构的数学描述本文根据图2.12所示的空间连杆机构示意图，使用向量复数法对摇杆CD进行位移、角速度和角加速度的数学描述。在对图3.4所示的空间四杆机构进行数学描述之前，需要先推导和确定空间任意矢量如何用复数来表示，示意图如图3.5所示。图3.4 RSSR空间四杆机构示意图图3.5 三维直角坐标系中的矢量图在图3.5中，x轴为实轴，iy轴为虚轴，jz为实轴。空间任意一矢量r在直角坐标系中的坐标为（x，y，z），矢量r与实轴jz的夹角为，矢量r在复平面Oxy中的投影矢量r与x轴的夹角为；则矢量r可以用复平面投影矢量r和矢量r在实轴上的投影矢量r”之和表示，即有：r=r+r”=rsincos+isin+jrcos=r(eisin+jcos) (3.11)在(3.11)中，直角坐标与矢量参数的关系如下：r=x+y+z=arctanx+yz=arctanyx (3.12)当=0时，r=jr，这时矢量r完全在实轴jz上。当=90时，r=rei= rcos+isin (3.13)矢量r完全在复平面Oxy内。当=0时， r= r(sin+jcos) (3.14)矢量r完全在平面Oxz内。当=90时，r= r(isin+jcos) (3.15)矢量r完全在平面Oyz内。如果把空间四杆机构中各杆均看成矢量，并且能够用式(3.11)式(3.15)表示，则列出空间机构的闭环矢量方程，从而可分析空间四杆机构的相关运动。在图3.4中，已知空间曲柄摇杆机构中的旋转副D在直角坐标系xyz中的坐标为（x0，y0，z0），用矢量r0表示，曲柄AB绕iy轴（机架4）旋转，曲柄AB在平面Oxy内的投影矢量与x轴的夹角为1；摇杆CD绕旋转副D的轴线旋转，在平面Oxy内的投影矢量与x轴的夹角为3。曲柄AB、连杆BC、摇杆CD分别用矢量r1, r2, r3表示；某一时刻曲柄AB相对实轴jz的角位移为1、角速度为1、角加速度为1，分析构件3的角位移3、角速度3和角加速度3。由图3.4可以看出，任意时刻该空间四杆机构都是一闭环结构，从矢量角度考虑，有下列矢量方程成立：r1+r2=r0+r3 (3.16)按照式(3.11)，将式(3,16)进行替换，可得：r1(ei1sin1+jcos1)+r2(ei2sin2+jcos2)=x0+iy0+jz0+r3(ei3sin3+jcos3) (3.17)再将式(3.17)展开，并进行整理，可得：r1cos1sin1+r2cos2sin2=x0+r3cos3sin3r1sin1sin1+r2sin2sin2=y0+r3sin3sin3r1cos1+r2cos2=z0+r3cos3 (3.18)将式(3.18)移项并整理得：r2cos2sin2=x0+r3cos3sin3-r1cos1sin1r2sin2sin2=y0+r3sin3sin3-r1sin1sin1r2cos2=z0+r3cos3-r1cos1 (3.19)将式(3.19)中三方程分别进行求平方，然后再求和，整理后可得：r22=x02+y02+z02+r12+r32+2x0r3cos3-r1r3cos1-3sin1+y0r3sin3sin3+2(z0r3-r1r3cos1) cos3-2(x0r1cos1sin1+y0r1sin1sin1+z0r1cos1) (3.20)令E=x02+y02+z02+r12+r32+ 2(x0r1cos1sin1+y0r1sin1sin1+z0r1cos1) F=2x0r3cos3-r1r3cos1-3sin1+y0r3sin3 G=2(z0r3-r1r3cos1)则式(3.20)可以化为E=Fsin3+Gcos3 (3.21)求解式(3.21)可得角位移：3=arctanEF2+G2-E2-arctanGF或者3=+arctanEF2+G2-E2-arctanGF (3.22)对式(3.23)两边求导，可得摇杆CD的角加速度3：3=Fsin3+Gcos3-EGsin3-Fcos3 (3.23)在对式(3.23)求导，可得摇杆CD的角加速度3：3=Fsin3+Gcos3-E+23Fcos3-Gsin3-32(Gcos3+Fsin3)Gsin3-Fcos3 (3.24)3.2.2小车转向机构建模利用SimMechanics仿真模块对小车转向机构进行运动分析。在本设计中，空间曲柄摇杆机构的各部分尺寸为：AB=30mm、BC=98mm、CD=63mm、AD=112mm，通过三维制图软件进行装配,如图3.4所示，容易获得各铰链处的绝对坐标：A（-990.747,-160.214,57.316）B（-1026.402,-160.214,64.183）C（-1144.998,-151.317,60.08）D（-1105.943,-99.699,60.2）。图3.6 小车转向机构装配图SimMechanics对该机构建模的步骤如下：第一步，分析空间四杆机构建模对象，明确所需的功能模块，并确定实现小车转向机构仿真模型的思路与方法。图3.6所示的小车转向机构的构件数目为4，其中有3个活动件（2个连架杆和1个连杆），旋转副2个（连架杆与机架之间形成的旋转副），球副2个（连杆与2个连架杆之间形成的球副）；第4个构件为机架（即Ground模块），它始终是不动的。根据各点坐标值构建空间四杆机构，同时要设定旋转副的绕轴方向，并且要使两个旋转副不能互相平行。因此所需SimMechanics模块主要有：Revolute模块、Body模块、Ground模块、Machine Environment模块、Spherical模块、Joint Sensor模块、Body Sensor模块和Scope显示模块。第二步，建立Simulink模型窗口，选择所需机械仿真模块，并将其添加到模型窗口中，如图3-7所示。这里所给模块并不是全部模块，只是主要的模块，因为同一功能可能存在着两种或两种以上的模块，在建模过程中有些模块可能需要调整。图3.7 空间四杆机构所需主要模块第三步，微调模块端口，搭建连接仿真模块，形成空间曲柄摇杆机构仿真模型，如图3.8所示。其中，Joint Initial Condition模块用来设置曲柄AB的角速度w1；2个Revolute模块，2个Spherical模块分别表示空间曲柄摇杆机构铰链处运动副；2个Ground模块表示曲柄与摇杆分别与机架相连；3个Body模块分别表示曲柄、连杆、摇杆；6个Scope模块分别测量与摇杆运动相关的6个运动参数图3.8空间曲柄摇杆机构仿真模型第四步，根据所给参数坐标，设置机构各功能模块参数。1. 双击机器环境模块（Machine Environment），由转向机构装配图可知，z轴负方向为竖直向下方向，即设定重力加速度为0,0，-9.81m/s，其他参数为默认值。图3.9机器环境模块参数设置2. 双击Ground和Ground1模块，设置坐标分别为（-990.747,-160.214,57.316）、（-1105.943,-99.699,60.2），单位均设置为mm。特别地，由于Ground模块要与机器环境模块(Machine Environment)相连，所以对Ground模块选择Show machine environment port选项，如图3.10所示。图3.10机架参数设置3.双击Joint Initial Condition模块设置旋转副初始条件，即设置曲柄旋转角速度：w=10rad/s,如图3.11所示。图3.11旋转副角速度w设置4. 分别设置两个旋转副。RevoluteA与曲柄相连，绕z轴旋转；RevoluteD与摇杆相连，绕y轴旋转。则参数设置如图3.12所示。图3.12旋转副参数设置5. 根据A,B,C,D四点的坐标，在世界坐标系中分别设置曲柄、连杆、摇杆的参数，曲柄的参数设置如图3.13所示，连杆、摇杆与之类似。图3.13 曲柄的参数设置6. 分别设置两个传感器的参数。Joint Sensor用来测量球副C处的位移、速度和加速度，如图3.14所示；Body Sensor用来测量摇杆的角位移、角速度和角加速度，如图3.15所示。图3.14刚体传感器参数设置图3.15关节处传感器参数设置7. 分别对6个Scope模块参数进行设置，如图3.16所示，以输出仿真数据到MATLAB工作空间，便于通过MATLAB对仿真曲线进行编辑。图3.16 Scope模块参数设置3.2.2转向机构运动仿真设置求解器仿真参数。利用模型窗口菜单Simulation中的Configuration Parameters命令设置初始时间为0s，终止时间为5s，其余为默认值；然后打开SimMechanics选项，勾选Display machines after updating diagram(更新框图后显示机器)和Show animation during simulation(模拟期间显示动画)复选框。通过快捷键“Ctrl+T”运行机械机构仿真模型，获得仿真结果。通过MATLAB软件编写M文件如下：%位移-时间曲线figure(1)subplot(221)curve1=plot(p(:,1),p(:,2),-b,p(:,1),p(:,3),-r,p(:,1),p(:,4),-k);set(curve1(1),linewidth,1)set(curve1(2),linewidth,1)set(curve1(3),linewidth,1)legend(x方向,y方向,z方向)xlabel(bfit仿真时间（s）)ylabel(bfit位移（m）)title(bf位移-时间)grid on%速度-时间subplot(222)curve2=plot(v(:,1),v(:,2),-b,v(:,1),v(:,3),-r,v(:,1),v(:,4),-k);set(curve2(1),linewidth,1)set(curve2(2),linewidth,1)set(curve2(3),linewidth,1)xlabel(bfit仿真时间（s）)ylabel(bfit速度（m/s）)title(bf速度-时间)grid on%加速度-时间subplot(223)curve3=plot(a(:,1),a(:,2),-b,a(:,1),a(:,3),-r,a(:,1),a(:,4),-k);set(curve3(1),linewidth,1)set(curve3(2),linewidth,1)set(curve3(3),linewidth,1)xlabel(bfit仿真时间（s）)ylabel(bfit加速度（m/s2）)title(bf加速度-时间)grid ongtext(bf转向机构球副C处仿真曲线)%角位移-时间曲线figure(2)subplot(221)plot(ap(:,1),ap(:,2),-b);xlabel(bfit仿真时间（s）)ylabel(bfit角位移（）)title(bf角位移-时间)grid on%角速度-时间subplot(222)plot(av(:,1),av(:,2),-b);xlabel(bfit仿真时间（s）)ylabel(bfit角速度（rad/s）)title(bf角速度-时间)grid on%角加速度-时间subplot(223)curve5=plot(aa(:,1),aa(:,2),-b);xlabel(bfit仿真时间（s）)ylabel(bfit角加速度（rad/s2）)title(bf角加速度-时间)grid ongtext(bf转向机构摇杆CD