以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车论文(5)

湖北汽车工业学院科技学院毕业（设计）论文

3.梯形原动轮的设计实现小车的起动和物块的从低速到减速下落。减小因碰撞而损失的能量。

4.利用公式M=F*R,当力一定是R越大矩就越大，转动的就越快车启动的就快；当M已达到一定的大少保持不变R变小，F就会增大，从而使物快减速。

3.1.4 对转向的一些说明

1.转向机构与驱动轴相连，这样通过驱动轴带动转向装置的转动。 2.小车的转向轮周期性的转动。

3.计算传动机构和障碍物之间的距离，使小车行使一定的距离，使转向轮摆动一个周期。

4.确定连杆在转盘的位置，计算出竖直转轮转过的角度，是的横向放置的转动轮安置一定规律的转动，从而达到避开障碍物的目的。 5.使其运动轨迹大致如下

图3.2 运动轨迹模拟图

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3.2 转向机构的设计 3.2.1 转向轮设计

设计主体思路： 利用转向轮中心轴偏转，实现小车转向。

本方案中将分校内比赛方案和后期参考放案两种方案，校内方案目标是实现单向偏转，后期参考方案目标是实现近S形路线。

根据小车功能设计要求（小车在前行时能够自动避开赛道设置的障碍物）及转向特点，采取小车前进轨迹为：直线—弧线—直线的行进过程。为了实现此运动轨迹，小车前轮转动必须满足向两边转动的时间短，不发生转动的时间长。

图3.3 转向机构的工作原理图1

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图3.4 转向机构的工作原理图2

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3.2.2 轨道设计 35cm98cm

图3.5 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图

根据小车的行走路线近似的模拟为正弦曲线，所以齿轮选择三角函数运动规律。有实际的尺寸大小可得振幅为0.35m，波长为2m，轨迹方程近似为：

Y=0.35sinπx ； （3.1）

可以得到前轮的最大转角为36°。如下图所示：

图3.6 齿轮转弯系统的原理图

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3.3 驱动轮的设计 3.3.1 原理

绳拉力为动力。将物块下落的势能尽可能多的转换为小车的动能，进而克服阻力做功。物块在下落的过程中不可避免的要与小车发生碰撞，碰撞过程必然要有能量损失，所以要解决的问题：1下降过程中，尽可能的降低下落的速度；2在将要下降到小车时，改变转速比，使物块减速下落，进一步减少碰撞损耗。

前进过程是静止-加速-匀速-减速的过程。所以开始时，拉力作用点处在原动轮半径较大处，并且伴随着小车的前进，拉力作用点距离原动轮的轴线的距离呈递减的线性变化。起始时，原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动，起动后，原动轮的半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。

3.3.2 后轮的设计

为了能满足凹槽转一圈后轮能行走2M 故后轮设计为直径为120mm,厚度为6mm。其结构设计图如图5、图6所示：

图3.7 后轮实体效果图

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