队伍编号

168811

产品名称

基于变胞结构的智能制动装置

申报单位名称

机电工程学院

参赛队员

蒙忠乾、邹皓宇、杨艺

指导教师

唐亮

联系方式

联系人

邓有为

电话

15078381025

手机

15078381025

邮箱

3238189544@qq.com

产品简介

当前的电车或汽车的刹车装置仍有需要注意的部分，很多刹车片的寿命并不良好，这很大的原因是因为车辆在刹车过程中会出现受力不均的情况，使得刹车片磨损程度不均，最后导致刹车片实际使用寿命远远低于理想状况的原因，。基于此现象，我们设计了一个自适应刹车来应对这种情况，这会很大程度提高刹车片的使用寿命。

这个自适应刹车的结构是由两片规格一致的刹车片组成，以Z字形板材链接，中心由舵机提供动力，在链接板材下方安置滑轨滑块来保证此机构实现变胞机构，最后就可以实现自适应刹车。

此设计可以很大程度上减少因为受力不均导致的刹车片磨损程度不一，从而大大增加了刹车片的实际使用寿命，以及提高刹车效率，保证汽车行驶的安全以及适应各种复杂地形而不影响刹车效率。

使用该设计不需要复杂的运行环境，只需要保证留够充足的空间来保证此机构能够正常运行而不会干涉其他结构的运作

设计说明

在轨运动机器人在轨道上运动时，为规避弹丸，需要一个快速换向装置。为了利用前一次运动的动能，并克服运动惯性来加速下一次运动，设计了一种以摩擦自锁角为基本原理的自适应刹车蓄能机构。现将该机构分为三个部分：刹车、自适应以及蓄能进行介绍：

首先是刹车部分，当机器人识别弹丸且需要做出规避动作时，放置在垂直运动方向的刹车片通过电机带动偏转，与轨道进行接触，这一过程先称成为自锁刹车。但由于轨道两端都有一个刹车片，我们将这两个刹车片放在一个载板上，电机可以通过齿轮、同步带、连杆等装置控制载板转动，在理想安装的情况下让两个刹车片同时偏转与轨道进行接触，达到双倍自锁刹车的效果。

再到自适应部分，实际的安装情况不允许我们保证两端刹车片到轨道的距离都是一样的，为此使用一块玻纤板，将两碳管（1号碳管负责装上刹车机构，2号碳管用于传感器等电器元件的走线）进行固定，玻纤板中央固定一个滑块，该玻纤板与2号碳管用连接件固定，再使用一块装有滑轨玻纤板与1号碳管相连，再将滑轨与滑块连接，形成自适应结构。使用此结构是为了防止当一端刹车片与轨道接触时，另一端刹车片由于安装问题未能与轨道接触，这种情况不能达到我们想要的双倍自锁刹车的效果。利用好此装置，我们甚至可以在不规则曲线型轨道上完成双倍自锁刹车。

对于蓄能装置，我们利用两根中间镂空的铝方管和销钉完成1号碳管的轴向限位，1号碳管中央穿过一根比碳管长的铁丝，多出的铁丝用于与主体进行固定，保证1号碳管可以形成一个独立的机构。两根铝方管将1号碳管分成了三个部分（左、中、右），左右部分的碳管外均套上一根弹簧和一个直线轴承，此时弹簧两端是直线轴承和固定好的主体，碳管中间部分用连接件固定上装有刹车片的载板和装有滑块的玻纤板。当进行刹车动作时，镂空铝方管推动直线轴承使弹簧产生压缩行程，刹车结束后弹簧释放弹性势能为主体产生除驱动轮外的一个加速度。

小结：

机器人在轨道上做不规则运动时，需要随时转向，但转向时，由于整车惯性以及前一次运动的动能，再次启动要克服惯性和动能才能再次加速，期间电机需要做很大的功来抵消阻抗功，于是设计了一种弹簧储能机构，将上一次运动的动能用于下一次启动，减小了电机做功的同时加大了启动加速度，从而实现在同一时间内可以做到更快的启动进入正常速度移动状态。

产品特色

该产品具有简易实用性，不需要苛刻的环境，可以简易安装和更换。主要材料简单易得，成本较低。整体结构简易，可以大规模批量生产。