"双8字"无碳小车是以重力势能为动力,按照预定轨迹进行运动,可以实现连续避障的三轮小车。首先对于小车机构及轨迹进行分析,针对"双8字"无碳小车的运动轨迹设计了"双8字"小车中曲柄摇杆机构和不完全齿轮机构,并根据小车的运动速度和运动特点设计了差速机构,同时为补偿加工及装配误差设计出了小车微调机构,给出微调机构的调节方法,最后基于设计方案对"双8字"无碳小车轨迹进行了仿真,验证小车在行走过程中的重要部件与小车运动轨迹之间的关系,为小车的设计与分析提供了可靠依据。

针对无碳小车运动过程中存在的轨迹跑偏、调试缺乏参考的问题,选用RSSR机构作为转向装置,基于空间四连杆机构的运动特性,建立了小车避障运动的数学模型;从运动学角度分析了空间四连杆各参数变化对小车轨迹的影响,并从动力学角度探究了四杆参数变化对其运动过程的影响,得出基于RSSR机构的无碳小车运动的一般规律;对小车进行实物调试证明,小车能够平稳运行并成功避过30个障碍物。文中所建立的数学模型及对RSSR机构进行研究所得出的小车运动规律对无碳小车的实际调试具有较高的工程指导意义。

使用SolidWorks对无碳小车进行了三维建模,并通过SolidWorks Motion对无碳小车的“双8字”运行轨迹进行了虚拟仿真。在模型中考虑了运动机构的结构参数及工作环境参数,获得较为真实的仿真结果。通过比较分析仿真结果,确定了小车的设计结构。通过与实际运行结果相比,基于SolidWorks的无碳小车运行轨迹研究的虚拟仿真方案符合实际要求。

根据无碳小车自动变距绕桩行走要求,采用凸轮机构控制转向,建立了小车转向机构的数学模型。利用Matlab软件计算并优化其相关参数,通过仿真分析了转向机构各参数变化对小车行驶轨迹的影响,得到了转向机构各参数与小车行驶轨迹之间的关系。基于优化后的参数值,制作了实车,通过实车调试验证了参数优化后转向机构设计的合理性和可靠性。

为提高无碳小车“S”形运行轨迹对称性,对整车进行了运动机构设计,建立转向机构数学优化模型,利用Matlab优化工具箱优化其相关参数,并探讨参数变化对轨迹对称性的影响。通过ADAMS仿真验证了优化后参数的正确性,轨迹对称度理论上达到96%以上。在实车试验中小车能够完成20个绕桩动作,表明了优化后机构的合理性。

无碳小车是一种以重锤的重力势能为唯一动力来源、具有连续避障功能的三轮小车。首先,对小车的绕行轨迹进行具体分析,将小车绕行的“双8字”轨迹抽象成数学模型,通过曲线积分,求出“双8字”轨迹总长;其次,对影响轨迹的各个参数进行研究,完成小车整体结构优化设计;最后,对所设计的小车进行模拟仿真,修正参数,并根据仿真结果制作出能量损耗少,轨迹重复性高的“双8字”无碳小车。

为了获得无碳小车S型轨迹的参数调节策略,指导其结构设计及赛场调试过程,首先,提出了双曲柄滑块机构的转向系统设计方案;然后,分别对转向机构和传动机构进行数学分析,建立了各轮子的轨迹参数方程;最后,以单参数为变量在Matlab中进行仿真实验。结果表明,曲柄杆长、后轮半径以及传动比三项参数对S型轨迹的周期和幅值均有影响,其中,后轮半径对轨迹周期的影响较小,可将其作为轨迹周期的微调控制量;两连杆的杆长对轨迹曲率非常敏感,可将其作为轨迹曲率的粗调控制量;摇杆杆长对轨迹曲率的影响较小,可将其作为轨迹曲率的微调控制量。

无碳小车比赛是一个锻炼人的思考能力、动手能力和团队协作能力的比赛。文中依据大赛的要求,简单介绍了＂8＂字绕障无碳小车的结构设计,并重点介绍了如何利用M A TLA B编程模拟无碳小车的轨迹。

为了解决无碳小车轨迹偏差大的问题,以轨迹近似为＂8＂字的无碳小车作为研究对象,首先详细介绍所设计的小车内部结构并阐述其工作原理,并利用解析法得到小车转向机构以及运行轨迹的数学模型。为对小车参数进行优化以得出最优值,根据建立的数学模型,利用MATLAB对小车单周期以及多周期运行轨迹进行运动仿真,得出最优值结果r=0.00535 m,b=0.013 45 m。

为配合第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题“重力势能驱动的自控行走小车越障竞赛”，采用AutoCAD、Ca怕等三维软件，根据机械结构设计理念，通过分析计算小车的传动机构和行驶路径等问题，设计出了一种依靠重力势能驱动，行驶路线为S形的无碳小车，驱动该小车行走及转向的能量是由一质量为1kg的标准砝码所具有的重力势能提供的，符合能量守恒定律。通过Pro／E软件对小车传动机构进行运动学仿真，没有发现该结构设计出现死点、干涉等现象，证明小车结构设计合理。