【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 直徑：dd=50mm 帶的選擇型號(hào)：普通V帶 基準(zhǔn)長(zhǎng)度：L0＝560mm 車輪圖15 車輪三維模型 支撐部分通過舵機(jī)驅(qū)動(dòng)支撐桿件的開合來實(shí)現(xiàn)控制支撐小車與地面的角度。圖16 支撐桿三維模型圖17 支撐桿三維模型第五章 彈跳小車方案（一）三維建模與實(shí)物模型圖18 彈射裝置 圖19 卡筍 圖20 彈射裝置三維模型圖21 小車三維模型圖22 小車主視圖圖23 小車支撐的效果圖圖24 小車彈射的效果圖第六章 彈跳小車方案（一）的評(píng)價(jià) 方案（一）的原理確實(shí)很具創(chuàng)新性，但是由于驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)和卡筍部分的設(shè)計(jì)還有些許欠佳。所以，彈跳小車的最終方案用方案（二）。第七章 彈跳小車方案（二）分析與設(shè)計(jì) 彈跳小車的基本功能及其展開分析災(zāi)難的來臨無法預(yù)測(cè)，但是救援的快、及時(shí)、有效是我們的希望，讓受災(zāi)之人及時(shí)脫離危險(xiǎn)是我們的職責(zé)。為救援研制的小車舉不勝數(shù)，并且隨著小車的飛速發(fā)展，小車的功能日新月異，但目前大部分小車都存在翻越障礙等問題，因此救援彈跳小車應(yīng)運(yùn)而生?；谏鲜霰尘?，我們小組共同設(shè)計(jì)制作這地震搜救彈跳小車。它主要利用車體上的彈簧壓縮產(chǎn)生彈性勢(shì)能，彈簧釋放時(shí)，作用于地面的力反作用于小車，使小車向前跳躍前進(jìn)，更好的解決了越障問題，并且當(dāng)小車在行駛或翻越障礙物時(shí)發(fā)生翻車現(xiàn)象的情況下，我們的小車照樣能夠行駛以及跳躍。 結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 動(dòng)物的彈跳機(jī)理（以袋鼠為例）袋鼠的跳躍運(yùn)動(dòng)的奧秘就在于袋鼠后腿強(qiáng)大的跟腱里。通過實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整重心、起跳受力點(diǎn)以及起跳力度三者之間的關(guān)系，使身體保持向前運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。該方案節(jié)約能量、跳躍方式靈活機(jī)動(dòng)，但是，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制過程復(fù)雜，在小型小車上很難實(shí)現(xiàn)理想的效果。因此無法采用動(dòng)物的彈跳機(jī)理。 大炮的發(fā)射原理確定好著彈點(diǎn)之后，直接計(jì)算出射擊諸元如仰角、裝藥量等，然后發(fā)射炮彈，是一個(gè)靜態(tài)過程。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制過程簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。 最終小車采用的原理為了小車能夠有更好的應(yīng)用前景，以及為了有更好的創(chuàng)新性，綜合考慮，彈跳小車的跳躍方式模仿大炮原理。不過大炮由用壓縮彈簧積聚的能量代替火藥產(chǎn)生的能量，如下圖所示。圖25 彈跳小車方案 彈跳小車的主要技術(shù)性能及特點(diǎn) 主要技術(shù)參數(shù)：▲彈跳高度:≤▲調(diào)節(jié)角度:177。90186。▲自身重量:5kg 主要性能、特點(diǎn)▲能夠?qū)崿F(xiàn)基本的小車行駛功能，并且小車翻車后小車亦能前進(jìn)無阻▲彈簧壓縮蓄能以致能夠?qū)崿F(xiàn)彈跳的能力▲能夠?qū)崿F(xiàn)支撐小車形成一定的角度，小車翻車后亦能支撐一定的角度第八章 彈跳小車方案（二）動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算 電機(jī)功率的確定 車輪電機(jī)的選擇小車裝有兩個(gè)車輪電機(jī)，有控制電路控制，分別驅(qū)動(dòng)四輪，完成小車平地行走。，小車自重m為5kg，車輪半徑R為50mm小車所需功率=5***=則單個(gè)電機(jī)所需功率=3W 彈簧壓縮電機(jī)的選擇電機(jī)的作用驅(qū)動(dòng)絲杠螺母，壓縮彈簧，積聚能量，準(zhǔn)備彈射。由上可知電機(jī)的推力F等于彈簧壓力加上解脫卡筍的推力，絲杠中徑d為15mm，摩擦面最大正壓力 Fmax=+1304=1540N則所需電機(jī)扭矩=根據(jù)公式電機(jī)的功率P= 60w ，轉(zhuǎn)速N= 100rpm的電機(jī) 。 舵機(jī)的選擇舵機(jī)的作用是在小車要彈跳時(shí)，帶動(dòng)擺桿支起小車到達(dá)一定角度。舵機(jī)的型號(hào)為TowerPro MG995，共兩件。第九章 彈跳小車方案（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)及主要零件空間布置方案的確定 彈力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)彈力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)該部分主要由1個(gè)電機(jī)，絲桿螺母以及彈簧組成，電機(jī)與絲桿通過固定件連接，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，同時(shí)裝配在絲桿上的螺母會(huì)向前移動(dòng)，彈簧被壓縮，卡筍能量釋放板與螺母通過螺釘固定連接，卡筍能量釋放板會(huì)隨著螺母前進(jìn)并壓縮彈簧以積蓄能量。實(shí)現(xiàn)其他運(yùn)動(dòng)方式不能越過的障礙?？倛D如圖9所示 圖26 彈力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)總圖 彈射套筒導(dǎo)向裝置，起導(dǎo)向作用的大套筒里聯(lián)接一個(gè)導(dǎo)向鍵，并且這個(gè)鍵是彈射裝置的導(dǎo)向件如圖10所示。圖27 彈射套筒導(dǎo)向裝置 彈射套筒聯(lián)接裝置，電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲桿相聯(lián)，卡筍能量釋放板與螺母固定連接，并且螺母的前進(jìn)導(dǎo)致彈簧壓縮，起到蓄能的作用。并且彈簧在套筒的導(dǎo)向孔里，如圖11所示。 圖28 彈射套筒內(nèi)部裝置 驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì)，帶動(dòng)左右前輪的旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)后輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到前進(jìn)的目的。如下圖所示 圖29 驅(qū)動(dòng)裝置 卡筍機(jī)構(gòu)由卡筍套筒、彈簧、卡筍軸組成，彈簧在卡筍套筒的孔內(nèi)，并且頂住卡筍軸，而卡筍軸的的一端與彈射套筒聯(lián)接，使彈射套筒能夠積蓄能量。并且被彈簧頂住的卡筍軸有向小車中心運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，這使小車能夠?qū)崿F(xiàn)多次彈跳。如下圖所示。 圖30 卡筍機(jī)構(gòu) 傾斜機(jī)構(gòu)：利用舵機(jī)與支撐桿連接，通過控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度來實(shí)現(xiàn)小車的傾斜角度。 結(jié)構(gòu)工藝性的考慮（鑄、鍛、切削、熱處理、檢測(cè)及裝配的工藝性等） 底板是用來支撐、固定和承載以上機(jī)構(gòu)，考慮到公益性，此處采用4mm的鋁板，并且將其窩邊以增強(qiáng)強(qiáng)度。 大套筒是用來作為彈射套筒的導(dǎo)向裝置，其由鋁制作而成。如圖14所示。將鋁件車成Φ82的圓筒將圓筒銑成尺寸為55mm*60mm*87mm鉆孔圖31 大套筒，其由鋁制作而成。如下圖所示。圖32 電機(jī)套筒 支撐桿是用來支撐小車的功能因此支撐桿需進(jìn)行熱處理。將支撐桿加工到預(yù)定尺寸。進(jìn)行正火處理。 軸承的布局前置電機(jī)的傳動(dòng)軸的軸承是通過軸承座固定，軸承座的一邊擋住軸承，另一邊通過螺釘將其固定；中央伺服電機(jī)是通過電機(jī)套通固定，電機(jī)套通一邊擋住軸承，并且利用螺釘將軸承另一邊擋住，以致固定軸承。 潤(rùn)滑與密封方式的選擇需要潤(rùn)滑的地方是輪軸與滾動(dòng)軸承配合處以及絲杠與滾動(dòng)軸承配合處，應(yīng)選用定期油潤(rùn)滑；考慮結(jié)構(gòu)尺寸與散熱的因素，無需密封。第十章 彈跳小車方案（二）主要零配件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 傳動(dòng)軸直徑的估算及驗(yàn)算（包括彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、花鍵鍵側(cè)擠壓力及危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度等） 前后軸的計(jì)算小車行走時(shí)：軸的材料選用45鋼，許用切應(yīng)力[]=40Mpa ,許用應(yīng)力 []=130Mpa ,由此可知電機(jī)要輸出的扭矩(軸的扭矩)==預(yù)設(shè)軸的外伸量L=30mm，小車的整體重量m=5kg，則每個(gè)軸受到的彎矩=由第三強(qiáng)度理論： 抗彎截面系數(shù)帶入數(shù)據(jù)，解之得最小軸徑d=4mm。彈起后，落地：設(shè)計(jì)小車最高跳H=100mm ,落地瞬間到停止的時(shí)間T= ，由 公式 ，最后速度 Vt=0V0=由 小車著地后的平均沖擊力F=5*此時(shí)輪軸受到的只有彎矩，每根軸的彎矩M=70*由公式 最小直徑 d=。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中要考慮軸與其它標(biāo)準(zhǔn)件間的配合，四軸的尺寸有所變化；前軸為兩驅(qū)動(dòng)軸，后軸不同，前后軸的結(jié)構(gòu)也有所不同，兩軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示。 圖33 前輪軸（左）與后輪軸（右） 滾動(dòng)絲杠、螺母副的驗(yàn)算絲杠螺母?jìng)鬟f的最大力F為1540N，絲杠小徑d為12mm，材料為45鋼，表面硬化處理，許用抗拉強(qiáng)度=160Mpa，則絲杠的拉應(yīng)力 =絲杠的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力=由于絲杠不受彎矩 主應(yīng)力==則絲杠的最大應(yīng)力 設(shè)計(jì)要求計(jì)算設(shè)小車m為5kg，彈跳高度h為100mm，彈射角度為60176。，豎著方向的速度vt由 有Vt=則沿著彈射方向的速度 =小車所需動(dòng)量 =彈簧在釋放過程中，彈射筒與地面接觸，所以動(dòng)量不守恒。小車所需動(dòng)能 =設(shè)彈射時(shí)的能量利用率 75%，彈簧壓縮量L=40mm ，彈簧剛度系數(shù)為k，則小車實(shí)際所需總能量 =由 有彈簧剛度系數(shù)為 k=彈簧的最大壓縮力 =