1、指南车的历史1、 指南车是一种机械定向装置，采用了自动离合轮结构所谓轮系是指一系列有齿轮组成的传动系统其特点为可获取较大的传动比。2、 关于指南车的发明古代文献中众说纷纭，崔豹古今法中说乃黄帝所造， 宋书 礼志中为同公所创，但都不可靠。最可靠的记载是三国志 魏书裴松所载乃为马钧所制造。3、 晋书 舆服志：司南车一名指南车驾四马，其下如楼三级，四角金龙衔羽葆，刻为木仙人，衣羽衣，立车上，车虽回转而手常指南，大驾出行，为先启之乘。4、 南朝后帝王多备此车作为仪仗。5、 北宋天圣五年，燕肃献指南车，大观元年，吴德仁重新研制。在宋史舆服志中对其机械构造记载如下：1、 用独辕车，车厢外笼上有重钩，立木仙
2、人于上，引臂指南，因大小轮九，合齿一百二十。2、 足轮二，高六尺，围一丈八尺。附足立子轮二，径二尺四寸，围七尺二寸，出齿各二十四，齿间相去三寸。辕端横木下立小轮二，其径三寸，铁轴贯之，左小平轮一，其径一尺二寸，出齿十二，右小平轮一，其径一尺二寸，出齿十二。3、 车行时，木人指南，若折而东，推辕右旋，附右足子轮顺转十二齿，击（系）右小平轮一匝，触中心大平轮左旋四分之一，转十二齿，车东行，木人交而指南，若折而西，推辕左旋，附左足子轮顺转十二齿，击（系）左小平轮一匝，触中心大平轮右旋四分之一，转十二齿，车正西行，木人交而指南，若欲北行，或东或西，转亦如之。指南车总体传动过程1、 先调整木人，指向正南
3、，前行之时，小平轮均升起，与中心大轮均不接触，当车子转弯时，若向右转，其后端滑块必转向左边，这时，右端绳子拉紧，使其上升，同时左端放松，左小平轮下降与中心大轮接触，插入中心大轮与车轮传动齿轮之间，三者发生传动。因为中心大轮的转动，使小伦转向，指南。2、 当转弯结束，车再次直线运动时，滑块回到中心位置，两个小平轮再次被吊起，不与大轮接触。总的传动过程结束。小人仍指南。指南车尺寸数据1、 车轮：直径六尺，周长一丈八2、 车间距：六尺3、 附足轮子：共二十四齿，半径二尺四寸4、 小平轮：十二齿，半径一尺二寸5、 中心大轮：四十八齿，半径四尺八寸6、 齿间距为三寸指南车工作过程分析1、 车轮：左车轮为
4、圆心，车转过 90 度，因为轮间距 6 尺，所以转过四分之一圆周弧长为 1/4*2*3.14*6,恰好为车轮二分之一周长，所以方向改变 90 度时，车轮转过180 度。2、 附足子轮：与车轮相对固定，因此附足子轮也转过 180 度。3、 小平轮：因为齿间间距相同，因此左小平轮顺时针转过 12 个齿，即小平轮转过360 度。4、 中心大轮：小平轮带动中心大轮转动，中心大轮逆时针转过了 12 个齿，即中心大轮转过了 12/48=1/4 个周期，也就是 90 度。5、 小人：因为如上过程，当车轮转过 90 度时，中心大轮相对车反向转过 90 度，而小人是固定在中心大轮上的，因此小人相对车反向转过 9
5、0 度，而小人相对大地方向不变，所以小人永远就指南 。河南十六岁少年成功复原“黄帝指南车”获国家专利1、 据新华社郑州 10 月 11 日电：河南省高中二年级学生、年仅 16 岁的李琛，于日前成功复原出“黄帝指南车”，并获国家专利。2、 我国最早的车辆，相传是 4000 多年前黄帝与蚩尤大战时使用的 “指南车”。那时，黄帝军队在山中遇到大雾，迷失了方向，他借助军师风伯设计的指南车走出大雾，打败蚩尤。3、 2001 年 9 月，河南省科协青少年活动中心承担了“再造指南车” 等 3 个课题，河南油田实验高中学生李琛复原的“黄帝指南车” 由两个直径相等的圆车轮，一个长方形车厢和一根连接车厢与车轮的弯
6、曲横杆组成。一轮刻红色标记，另一轮标注“东、西、南、北”4 个方向。清华大学教授、中国古代科技史专家刘元亮评价说：“李琛同学设计的指南车别有新意，可以说是一个异想天开的创造”。摘要为了满足科普和教学的需要,用虚拟样机技术对我国古代传说中的指南车进行了设计与分析。机构中使用齿轮差速器对小车的转向进行补偿,使得导向杆相对于地面的转动速度始终为 0,实现了实时指南的效果。仿真分析和实物制作都取得了成功,证明了结构的合理性。设计的指南车结构简单,传动件较少,易于观察和理解,适合科普和教学的需要。0 引言相传 4000 多年前黄帝与蚩尤大战时,黄帝借助军师风伯设计的指南车走出大雾,打败了蚩尤。虽然这是传
7、说,但指南车在我国古代确实存在。历史记载我国历代科学家和能工巧匠都试图再现“黄帝指南车”,并且东汉科学家张衡、三国时魏钧、南北朝数学家祖冲之先后获得成功154-56。由于年代久远,古代指南车并没有实物流传,也没有详实的文字资料。作为一个典型的自动控制机械,近代许多科学家对其进行了研究和复原。中国历史博物馆现存的“黄帝指南车”模型,是新中国第一任考古研究所所长王振铎先生根据史书记载,按三国魏人马钧的方案于 1971 年复原成功的。大英博物馆中陈列的指南车是按照英国学者郎基斯特提出的差动轮系机构原理复原的2。网络上还可搜索到日本科研人员复原的指南车的外观图等资料,但是关于以上复原机构的详细原理却鲜
8、有报道。参考文献339-41 和文献 456-57 中讨论了指南车的一种原理结构 ,但该原理结构偏于复杂。为了科普和教学需要,本课题根据齿轮差速器原理设计了一个新型指南车,利用 3D 软件对指南车进行了完整的设计 ,建立了指南车的虚拟样机模型,并依此加工制作了一个实物模型。设计中巧妙使用了锥形齿轮能在互相垂直的轴间传递转动的特点,减少了传动件的数量。设计的指南车不仅实现了指南的功能,而且结构简单,原理清楚,易于观察和理解。虚拟样机技术制作的模型和仿真动画也使得教学演示方便,效果生动形象。1 机构的原理设计1.1 差动轮系指南车的原理根据史料可知,指南车的原理和指南针完全不同,它是利用机械传动补
9、偿的方式,而不是地球磁场来实现指南的154-56。车子转弯时两个轮子转动的角度不同,可利用差动轮系将其转换为车上导向杆的转动。合理设计传动比等,使得导向杆相对车子的转动角度与车子相对地面转动的角度大小相同、方向相反即可实现导向杆定向指南的效果339-41456-575-6。根据这一原理设计的指南车被称为差动轮系类指南车。本课题所设计的指南车也是差动轮系指南车,其原理如图 1 所示。机构中仅仅使用了 7 个锥形齿轮,是目前所见文献中最简单的一种方案。齿轮 1、2 和齿轮 3、4 是两对锥形传动齿轮,将左右车轮的转动传给齿轮 6 和 5。齿轮 5、6 和行星齿轮 7 构成差速机构,将齿轮 5、6
10、的转动差转换为行星齿轮 7 的运动。行星齿轮 7 带动导向杆转动,保持其相对地面转角始终为 0。齿轮 1、2 和齿轮 3、4 的功能是相同的,这里故意将其尺寸设计的不相等,使得齿轮 2 和齿轮 4 中间留出空间,放置一个差动轮系。工作的主要阶段、进度与时间安排12013 年 12 月 20 日：选毕业论文题目。22014 年 12 月 21 日至 2 月 15 日：阅读并翻译与毕业设计相关的外文资料。32014 年 2 月 16 日至 28 日：阅读参考文献，撰写开题报告。42014 年 3 月 1 日至 4 月 1 日：设计计算，绘草图，写设计说明书草稿绘工作图。52014 年 4 月 2
11、日：修改并完善设计图（总装配图，零件工作图） ；打印设计说明书。62014 年 6 月 15 日：准备答辩。1 机构的原理设计1.1 差动轮系指南车的原理根据史料可知 ,指南车的原理和指南针完全不同,它是利用机械传动补偿的方式, 而不是地球磁场来实现指南的154-56。车子转弯时两个轮子转动的角度不同,可利用差动轮系将其转换为车上导向杆的转动。合理设计传动比等,使得导向杆相对车子的转动角度与车子相对地面转动的角度大小相同、方向相反即可实现导向杆定向指南的效果339-41456-575-6。根据这一原理设计的指南车被称为差动轮系类指南车。本课题所设计的指南车也是差动轮系指南车,其原理如图 1 所
12、示。机构中仅仅使用了 7 个锥形齿轮,是目前所见文献中最简单的一种方案。齿轮 1、2 和齿轮 3、4 是两对锥形传动齿轮,将左右车轮的转动传给齿轮 6 和 5。齿轮 5、6 和行星齿轮 7 构成差速机构,将齿轮 5、6 的转动差转换为行星齿轮 7 的运动。行星齿轮 7 带动导向杆转动,保持其相对地面转角始终为 0。齿轮 1、2 和齿轮 3、4 的功能是相同的,这里故意将其尺寸设计的不相等,使得齿轮 2 和齿轮 4 中间留出空间,放置一个差动轮系。1.2 传动分析以小车为参照物,选取竖直放置的齿轮角速度参考方向向上 ,水平放置的向左,用 l 和 r 分别表示左右车轮的转动角速度 ,则齿轮 5、6
13、 的角速度分别为 因为结构的对称性 ,设计时要求 在齿轮 5、6 和行星齿轮 7 构成的差速轮系中,齿轮 5 和齿轮 6 的齿数相等,行星齿轮 7 带动导向杆转动。用 0 表示导向杆相对小车的角速度,以导向杆为参照物,由相对运动原理可得因为 z5=z6,所以所以当车子直线行驶时 l=r,则 0=0,导向杆不转动。当小车转弯时, 两个轮子的转速不再相同。此时两轮子的速度差满足一确定关系,如图 2 所示。假设车轮不打滑 ,车子左转弯时由以上关系可以求得车子右转弯时可以得到同样地结果(注意这时 的值是负的)。要使导向杆始终指着南方,则要求导向杆相对大地的角速度始终为 0,即要求导向杆相对小车的转动速
14、度与小车相对地面的转动速度大小相等方向相反,0=-。所以,这里要求 综上所述,指南车对结构尺寸的要求条件是 也就是齿轮 1、2、齿轮 3、4 的传动比都等于车轮直径与两轮间距的比值。为了简单起见 ,这里取 :z1=z2,d=2r。2 虚拟样机设计2.1 整体结构介绍依据以上原理 ,用虚拟样机技术设计出图 3 所示的指南车模型。车身是按照文献中所说的独辕车设计的, 车子前面设计了两个马的造型。因为人物的造型比较复杂,这里设计了一个鸭子的造型代替了导向杆顶端的“指路仙人”。考虑到观察的方便性, 子没有使用古代的木质结构 ,而是辐条结构,车身上也没做过多的装饰设计。2.2 传动机构传动机构是指南车的
15、核心部分,设计时将其放在一个齿轮箱里。与图 1 对应, 机构中的 7 个齿轮所选用的参数如表 1 所示。机构中使用了 3 个行星齿轮 7,以导向杆为中心对称布置。这样使得结构受力均匀、增加了稳定性。传动机构的三维模型如图 4 所示。齿轮大小不相同时 ,其厚度也不相同,建模时是完全根据实际尺寸进行造型的。为了结构紧凑, 将齿轮 2 的中间部分做成空心的,将齿轮 6 放在里面。这样既不影响传动效果, 又节约了空间,降低了齿轮 1 和齿轮 2 的尺寸。2.3 仿真结果为了验证结构的合理性 ,使用仿真技术对机构进行了运动仿真分析。图 5 给出了仿真结果曲线。图中曲线 1 是导向杆相对于小车的角速度曲线
16、,曲线 2 是小车相对于地面的角速度曲线,曲线 3 是二者的和,即导向杆相对于大地的角速度曲线。由此可见,导向杆相对车子的角速度和车子自身的角速度大小相等方向相反,导向杆相对地面的角速度始终为 0,实现了“始终指南 ”的功能 。 仿真动画更清楚地显示了小车沿任意路径前进,鸭子的朝向始终不变的结果。3 实物制作依据虚拟样机的设计加工出图 6 所示的指南车模型 (由于是单件生产,实际模型与虚拟样机稍有不同)。该模型参加了 2011 年安徽省大学生科普大赛, 得到了广泛的赞赏,目前作为展品给广大青少年参观学习。参考文献1 邓学忠,姚明万.中国古代指南车和记里鼓车 J.中国计量,2009(8):54-
17、56,60.2 陈跃.探索指南车制造原理 J.飞碟探索, 2010(12):57.3 杨慧香,吕长松,冯奕 .一种新型指南车的设计J.吉林工学院学报,1998,19(2):39-41.4 杨慧香,吕长松.复式行星轮系在指南机构中的应用J.机械传动,2004,28(2):56-57.5 杜俊玮,李林.基于指南车的新型转向机构的设计和应用J.机械传动,2007,31(5):105-106.6 闵峻英,林建平,谢红 .指南车的新型定向机构设计及其系统误差分析J.浙江工业大学学报,2008,36(5):565-567.本文作者：李绍青收稿日期:20111201基金项目:安徽建筑工业学院大学生创新基金项
18、目(K02062)安徽省第二届大学生科普创新大赛获奖作品作者简介:李绍青(1972- ),男,安徽霍邱人,硕士, 讲师 yjbys 小编为您提供一篇关于振动式秸秆成型机的设计的毕业论文开题报告，欢迎参考！科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）现代社会，能源之争已经趋于白炽化。对新能源的研究开发已十分紧迫。因此为顺应时代潮流和解决我国能源短缺的现状，对秸秆的开发与利用已经提上日程。我国秸秆资源相当丰富。将麦杆等生物质废弃物粉碎，采用机械振动加压的方法，可使原来松散、无定形的原料压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料，这种成型原料具有体积小、密度大、储运方便
19、，燃烧稳定、周期长，燃烧效率高，灰渣及污染物含量小等优点，可为从根本上解决农村能源短缺和棉杆焚烧问题提供了有效途径。目前，在中国的大多地区，对秸秆资源的利用一直很低。目前关于振动式秸秆成型机的研究主要集中于对秸秆粉碎后压制成饲料、以利于动物对该种秸秆的入口性及营养的保持性方面的研究。而对于秸秆粉碎后压制成型以利于燃烧方面的研究还不是很多。秸秆粉碎、振动压制成型用于燃烧和用于饲料两种有着许多区别同时也有很多共同点。在此基础上，对粉碎机械进行研究，提高切碎效率，降低能耗，是目前切碎、振动机械所努力的方向。而且，经过查阅，发现切碎、秸秆成型机械在国内外得到越来越多的普及，特别是对于机械化程度还比较低
20、的中国，发展潜力巨大，秸秆切碎、成型机经过改进，同样可以运用到粉碎机械上，提高粉碎机的切碎效率，进而提高它的整机效率。因此，经过分析可知，振动式秸秆成型机的应用前景非常可观。研究内容1.了解秸秆特性，探讨与研究秸秆振动成型机理，确定振动主要参数；2.振动式秸秆成型机总体方案的设计，总装图的绘制；3.振动式秸秆成型机关键部件的设计计算；4.主要装配图及零件图的绘制。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析1 研究方法1.1 收集查阅国内外成型设备的有关文献，研究和分析成型机设备的现状及特点，撰写文献综述并进行外文文献的翻译；1.2 通过有关资料的学习研究总结，代写毕业论文通过对秸秆机械力
21、学特性进行分析，确定合适的振动式成型机的总体方案；1.3 对振动成型机进行设计计算，找出影响振动效果与质量的主要因素及相对应的参数，设法提高其性能；1.4 分析选择最佳的设计参数，确定成型机结构，并绘制出详细的总装图、部装图和零件图；2 技术路线收集整理资料调查了解国内外振动式成型机特性确定设计方案关键机构设计计算手工绘制稿图计算机辅助设计绘出总装图、部装图和零件图编写说明书审核整理装订完成设计过程3 可行性分析3.1 技术上可行将秸秆等生物质废弃物初加工后，采用机械振动加压的方法，可使原来松散、无定形的原料压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料，这种成型原料具有体积小、密度大、储运方便，
22、燃烧稳定、周期长，燃烧效率高，Ashandpollutantcontenttheadvantagesofsmall,canbefundamentallysolvedruralenergyshortagesandcottonstalkburningprovidestheeffectiveway。研究计划及预期成果1研究计划10 年 12 月至 11 年 1 月 10 日：查阅文献，完成外文翻译，填写开题报告；11 年 1 月 11 日至 3 月 1 日：设计方案拟订、讨论和确定；完成初步设计；3 月 2 日至 5 月 15 日：完成设计计算、绘图及图纸打印工作，提交指导教师修改；5 月 16 日
23、至 5 月 24 日：完成设计计算说明书撰写工作，并提交指导教师修改；5 月 25 日至 5 月 27 日：提交评阅老师评阅；6 月 5 日前：答辩组完成答辩资格审查；6 月 8 日前：学院完成答辩资格审查；6 月 10-18 日：答辩。2.预期成果本课题是针对秸秆成型密度的要求，在尽可能降低能耗的基础上确定秸秆振动成型方式，对振动式成型机总体及关键部件进行设计计算，具体要求为：（1）生产能力为 1t/h，成型尺寸为 35200mm。（2）采用低温振动成型原理。（3）设计包括进料机构、挤压机构、机架及总体布局、安装。（4）完成设计计算及强度校核。（5）完成 0 号图 1 张，零部件图不低于 9
24、 张。开题报告-桑塔纳轿车模型设计发布时间： 2009-04-04 00:00:00 来源：查字典大学网 访问：0 次 .课题课题名称：桑塔纳轿车车身模型设计课题简介:汽车工业是中国未来经济发展的重要支柱产业,同时伴随中国中产阶级的不断扩大,将有巨大的市场前景。人们对一辆汽车的关注主要集中在三个方面性能、价格和外观。现代汽车造型技术是汽车自主开发能力的核心部分,也是提高汽车产品竞争能力的最有力手段之一，通过运用solidworks 软件对桑塔纳普桑轿车车身进行设计，努力提高同学们在三维设计上的能力，使同学能够熟练运用 solidworks 软件对汽车进行设计，对形象的讲授汽车构造等课程提供帮助
25、。二.论文综述当前,以信息化、网络化、智能化、全球化为基本特征的全球制造业正在蓬勃发展.随着我国综合国力的不断增强,我国制造业正面临着前所未有的机遇与挑战.制造业要想大跨越、大发展,离不开 CADCAM 软件的支持.但仅仅依赖于作为电子图版的二维 CAD 软件已经不能满足企业的要求,因此企业对三维 CAD 系统的需求日益增长.桑塔纳轿车数字模型三维虚拟设计主要是利用 SolidWorks 软件进行设计.SolidWorks 软件是美国 SolidWorks 公司推出的一套优秀的三维机械 CAD 软件,在机械电子汽车航空等行业有着广泛的应用.利用 SolidWorks 软件设计汽车的车身,不仅能
26、熟练运用该软件进行设计,掌握设计的基本理念,也能进一步熟悉掌握汽车车身的机构与原理.三.论文提纲本论文在内容上不仅说明了汽车车身的设计过程及设计理念,也对 SolidWorks 软件进行了基本的介绍 .重点研究的是运用 SolidWorks 软件进行变速器的制图和设计.论文主要内容：1、三维虚拟设计概述 2、SOLIDWORKS 三维软件的基本概况介绍 3、桑塔纳普桑轿车车身的基本参数介绍 4、桑塔纳普桑轿车车身设计的内容与方法；5、桑塔纳普桑轿车虚拟装配的内容与方法 6、桑塔纳普桑轿车车身虚拟装配的动画制作 7、三维设计、仿真的总结与展望 8，毕业设计总结四.论文研究条件首先，课题来源与指导
27、老师的科研课题,需要通过从网上和图书馆查阅相关资料，并进行总结归纳；其次，去相关企业单位参加实习，熟悉和加深理解汽车方向相关的知识，为论文的撰写奠定基础；最后，学习 SolidWorks 设计软件,并能进行熟练的制图.在老师的指导下进行测量车身元件的尺寸，画出各个组件的零件图并进行组装和渲染,最后进行运动仿真。五.论文进度安排第一到四周，毕业实习，参观工程，收集资料，完成实习日记。第五周，提出研究题名，确定研究的具体内容，完成开题报告，并提交毕业实习报告和毕业实习总结。第六周,学习 SolidWorks 软件,并完成该软件的基本概述.第七周,进一步熟练 SolidWorks 软件进行设计工作,进行外文翻译.第八周,达到熟练运用 SolidWorks 软件的基本功能,完成外文翻译.第九周,完成初稿,上交外文翻译.第十周,在实验室测量各种参数并进行车身的虚拟三维模型设计.第十一周,继续进行三维模型设计,并完成车身机构的布置方案.第十二周,完成桑塔纳车身的三维模型设计,并将其进行装配.第十三周,上交二稿.第十四周,进行车身各个零件的设计,并进行机械制图工作.第十五周,完成机械制图.第十六周,完成终稿,整理并上交周记及相关图纸.第十七周,毕业答辩
