“S环形”轨迹运动的热驱小车设计

文中以热力势能作为驱动力,通过带传动与齿轮传动将动力传递给车轮与转向机构,驱动小车按照预定的“S环形”轨迹做连续避障运动。依照竞赛规则及驱动小车的最低功耗设计出一款单缸配气式自由活塞斯特林引擎作为热驱小车的原动机构,基于理论分析与MATLAB仿真对结构尺寸及轨迹进行优化,确定小车的传动比、齿轮齿数、模数、后轮半径等参数。通过将热驱小车的理想行进轨迹对照凸轮均分的“N”等分,使凸轮每次转动的度数与推杆位移相对应,利用前轮转角推导凸轮推程的方法,求解凸轮轮廓曲线。运动仿真结果显示,热驱小车能够按照理想轨迹行驶,并能够有效地避开障碍桩。最后,按照模拟仿真的分析结论将热驱小车制作成实物并加以测试,利用螺旋传动的微调机构修正小车的行进轨迹偏差,测试的结果与模拟仿真基本相同,进一步验证了热驱小车设计方法的有效性与可行性。