指定运行轨迹小车的转向凸轮设计与验证

中国大学生工程实践与创新能力大赛中以重力势能或以热能为动力行进方向可自主控制小车是工程基础赛道常见命题,即设计并制作一辆在不触碰障碍桩和四周挡板前提下按照一定轨迹运行的驱动小车.这种小车的转向设计常采用能够实现复杂运动轨迹和规律的凸轮机构.针对这类小车提出一种通用的转向凸轮设计方法,该方法以微分思想将小车的运行轨迹曲线转化为由多点构成且相邻两点连线而成的曲线,然后将这些点导入MATLAB程序中能够生成凸轮轮廓和前后轮轨迹曲线.根据不同运行轨迹以及车身结构参数生成与之对应的凸轮轮廓,同时对比不同结构参数下的凸轮的轮廓以及前后轮轨迹得出最优的小车结构参数.最后将得到的转向凸轮安装在小车上,经验证小车运行平稳,运行距离长,运行轨迹重复性良好,运行精度高,说明了转向凸轮的设计思路以及方法的正确性.为参加中国大学生工程实践与创新能力大赛的参赛人员提供指导,也可对其他特殊功能的特种车辆提供思路.