地震搜救弹跳小车的设计

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1、2010届优秀毕业设计（论文）推荐书教学单位：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名张威班级(学号)机0606班题目地震搜救弹跳小车的设计指导教师签名：年月日指导教师推荐意见指导教师是否同意该论文编入优秀论文选集是□否□指导教师联系电话：（因编辑工作中对论文部分内容需进行修改和校对，请指导教师配合）学院毕业设计领导小组意见：组长签字日期：（学院公章）注：此表由指导教师填写，经学院评审通过后由教学单位签署意见加盖公章。地震搜救弹跳小车的设计6学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：张威(同组同学:彭秀英、陈辰、王冬)指导

2、老师：王科社【摘要】设计制作的地震搜救弹跳小车能够进入那些可能有生还者的危险地方去搜寻生还者，并且通过远程无线控制，能使小车越过0.1m高的障碍物，即使翻转180°也同样能够继续行驶和实现弹跳功能。【关键词】：救援；弹跳；越障；远程控制第一章概述为救援研制的小车举不胜数，并且随着小车技术的飞速发展，小车的功能日新月异，但目前大部分小车都是接触式的越障小车。为了能够在自然灾害（比如地震）之后，迅速进入到危险的地方进行生还者的探测工作，并且能够实现跳跃式的越障功能。因此，我与同组同学共同设计并制作了地震搜救弹跳小车。1.1目前国内外搜救设备的研究状

3、况及发展趋势目前国内外的搜救设备多种多样，在搜救方面有“蛇眼”、热红外生命探测仪、声波振动生命探测仪等；在救援方面的有液压钳、救援小车、月球灯、小气垫、生存工具箱等。搜救设备的发展趋势是结构简单化、体积缩小、使用简单、灵活。1.2地震搜救弹跳小车的研究内容1.2.1地震搜救弹跳小车的用途该小车用于在地震后进入那些可能有生还者的危险地方去搜寻生还者，并且它是一个具有弹跳越障功能的小车。1.2.2设计目标1.弹跳功能。小车能够弹跳越过一定的障碍物。2.双向行驶。小车双向均能实现正常行驶并且有弹跳的功能。3.实现无线远程控制。4.结构紧凑，可以进入到

4、狭小的地方作业。第二章地震搜救弹跳小车分析与设计2.1地震搜救弹跳小车的基本功能分析小车主要功能有：弹跳功能、生命探测功能、无线控制功能。弹跳功能是主要功能，它主要利用释放车体上的蓄能元件，作用于地面的力反作用于小车，使小车向前跳跃前进，更好的解决了越障问题，并且当小车在行驶或翻越障碍物时发生翻车现象的情况下，小车照样能够行驶以及跳跃。生命探测功能是小车能够利用小车上的生命探测仪去地震废墟中探测生还者。无线控制功能是救援人员能够利用无线装置对小车进行无线控制。62.2结构方案的设计2.2.1地震搜救弹跳小车的设计原理地震搜救弹跳小车的跳跃方式模

5、仿大炮原理。与发射大炮不同的是用压缩弹簧积聚的能量代替火药产生的能量，如图1所示。当小车遇到障碍时，停止前进，后部内侧舵机通过撑杆以后轮为支点图1地震搜救弹跳小车结构图将小车抬起一定角度；车前端中部电机此时带动丝杠螺母压缩车后端中部发射机构内的弹簧；当压缩量达最大时，与车体活性连接的撞击块从车尾射出，冲击地面，以此获得反作用里，实现小车的跳跃。2.3地震搜救弹跳小车的主要技术性能参数及特点2.3.1主要技术参数弹跳高度:≤0.2m；调节角度:±90º；自身质量:5kg。2.3.2主要特点1.能够实现基本的小车行驶功能，并且小车翻车后小车亦能前进

6、无阻。2.弹簧压缩蓄能以致能够实现弹跳的能力。3.能够实现支撑小车形成一定的角度，小车翻车后亦能支撑一定的角度。第三章地震搜救弹跳小车总体设计计算3.1总体设计计算设小车质量m为5kg，弹跳高度h为100mm，弹射角度为60°，竖着方向的初速度为0，求末速度由牛顿第一定律有=1.4m/s则沿着弹射方向的速度：=1.62m/s小车所需动量：=8.1kg.m/s弹簧在释放过程中，弹射筒与地面接触，所以动量不守恒。小车所需动能：=6.53J设弹射时的能量利用率75%，弹簧压缩量x=40mm，弹簧刚度系数为k，则小车实际所需总能量由有：=26.1J6从

7、而求出弹簧刚度为k=32.6N/mm，弹簧需要的最大压缩力=1304N。3.2驱动电机的选择小车装有两个车轮电机，由控制电路控制，分别驱动四轮，完成小车平地行走和转弯。设小车的行走速度v为0.2m/s，车轮与地面的摩擦因数f取0.5，小车质量m为5kg，电机功率为0.8，车轮半径R为50mm。小车所需功率：=5×9.8×0.5×0.2=4.9W则单个电机所需功率：=3.26W选取电机OT-RT-390（395）PH直流电机。3.3弹簧压缩电机的选择电机的作用驱动丝杠螺母，压缩弹簧，积聚能量，准备弹射。由上可知电机的推力F等于弹簧压力加上解脱卡笋

8、的推力，取丝杠与螺母之间的静摩擦因数f为0.5，丝杠中径d为15mm，摩擦面最大正压力Fmax=1304N，则所需电机扭矩：=4.9N·m根据公式选取