无碳小车Matlab轨迹仿真及路径图5则范文

第一篇：无碳小车Matlab轨迹仿真及路径图

无碳小车Matlab仿真程序及路径图

1.仿真程序

clear clc tic

%符号定义

%重物下降的高度h %驱动轴转过角度sd2 %驱动轴传动比i %转向轮轴心距b %转向杆的长c %转向轮转过的角度af %驱动轮半径R

%驱动轮A与转向轮横向偏距a1 %驱动轮B与转向轮横向偏距a2 %驱动轴与转向轮的距离d %小车行驶的路程s %小车x方向的位移x %小车y方向的位移y %轨迹曲率半径rou %曲柄半径r1 %绳轮半径r2 %参数输入 n=1000;

h=linspace(0,0.4,n);i1=0.5;i2=1.05;R=0.16;

%驱动轮A与转向轮横向偏距a1 a1=0.08;

%驱动轮B与转向轮横向偏距a2 a2=0.08;%曲柄半径r1 r1=0.02;%绳轮半径r2 r0=0.006;

%驱动轴与转向轮的距离d d=0.2;

%连杆与转向轮的距离c c=0.04;%算法 g=-10;sd0=h/r0;sd1=sd0/i1;sd2=sd0/i2;

af=atan(r1.*sin(sd2)/c);format long

rou=a1+(d)./(tan(af));s=sd1*R;ds=s(2)-s(1);dy=ds*cos(af);dx=-ds*sin(af);x=cumsum(dx);y=cumsum(dy);xb=x-(a1+a2).*cos(af);yb=y-(a1+a2).*sin(af);xc=x-a1*cos(af)-d*sin(af);yc=y-a1*sin(af)+d*cos(af);

plot(x,y,'b',xb,yb,'b',xc,yc,'r');hold on grid on for i=1:20 t=0:0.01:2*pi;xy=0.01.*cos(t)-0.23;yy=0.01.*sin(t)+i;plot(xy,yy);hold on

end

2.仿真路径

第二篇：基于无碳小车前轮运动关系的MATLAB运动轨迹仿真

基于无碳小车前轮运动关系的MATLAB运动轨迹仿真

clear all;clc;R=50;r=15;L=150;k=1/5;e=12.5;arf0=0;

fx1=@(sita)(cos(arf0-R*r*r/k/L/e/e*sin(sita)-atan(r*cos(sita)/e))*R/k./cos(atan(r*cos(sita)/e)));

fx2=@(sita)(sin(arf0-R*r*r/k/L/e/e*sin(sita)-atan(r*cos(sita)/e))*R/k./cos(atan(r*cos(sita)/e)));sita=0:0.05:4*pi;

for ii=1:length(sita)sita0=sita(ii);

x(ii)=quadl(fx1,0,sita0);y(ii)=quadl(fx2,0,sita0);end

plot(x,y);

基于无碳小车转弯半径计算方法的MATLAB运算

clc;clear all;a=100;b=50;L=150;sita=0.9;arf=0.9;B=100;A=a*cos(sita)/b;beta=atan(sin(arf)/(A+cos(arf)));Rg=b/sin(beta)Rq=Rg*cos(beta)/cos(sita)Of=sqrt(Rg*Rg+b*b-2*Rg*b*sin(beta))Rw=sqrt(Of*Of+B*B/4+B*Of)

clc;clear all;a=100;

b=50;L=150;sita=-0.9:0.01:0.9;arf=sita;B=100;A=a*cos(sita)/b;beta=atan(sin(arf)./(A+cos(arf)));Rg=b./sin(beta);Rq=Rg.*cos(beta)./cos(sita);Of=sqrt(Rg.*Rg+b*b-2*Rg*b.*sin(beta));Rw=sqrt(Of.*Of+B*B/4+B*Of);plot(sita,Rg,sita,Rq,sita,Of,sita,Rw);axis(-0.9,0.9)

第三篇：无碳小车经验总结

无 碳 小 车 经 验 总 结

姓名：乔国勇、梁鹏、徐文凯

时间：2013.4.5

.无碳小车经验总结

在这次大赛结束以后，我回想起这半月以来的每一幕都是那么让人记忆深刻难以忘怀。尤其是在大赛上，我看到对手的强悍的时候才觉得自己的思维是多么的不开阔。现在就从以下这几个方面谈谈我个人的看法：

一、设计方面

当我在大赛上看到那么多的无碳小车的时候我真的一下子觉得自己的思路是那么单一。就设计而言，我觉得我们不输给任何一个团队，至今为止我仍觉得我们设计的那一款小车是完美的。就我们的设计而言，这款小车不仅可以跑1米，0.9米，1.1米的S型曲线，而且可以跑0.9到1米之间的任意数据。当我看到理工大学的26、27号小车的时候，心中是那样的令人激动，又是那样的令人失落，因为我们设计的那款车没能设计制造成功。到最后我们只能以一个简单的方案匆匆了事。就我个人而言当我们设计的小车没有驱动起来时我真的很着急，同时明白了自己的设计计算是那样的不充分，也意识到自己设计中应该去除材料来减轻车身的许多地方并没有去除。当我们按第三套方案设计时，我就觉得我们设计的那款车算是彻底不存在了。当我来到比赛场上无意中看到27号车的时候我明白我们设计的车是可行的，就连我们的微调装置都是惊人的相似。真的，当时心里美滋滋的…..在比赛结束的这两天里，我思考了许多，但从设计而言，我觉得我们的微调机构设计的不是很合理，原因是自己以为那个装置很好用，可实际上那个一点也不适合微调，同时自己设计的微调装置误差范围也太大，我充分吸收了大赛上比较好的，比较精致的微调机构，他们最厉害的能把精度提高到0.02，这是我们没有做到的。原以为摩擦盘和单轮驱动会很不稳定，通过这次比赛我明白了只要我们保证了精度，单轮驱动和摩擦盘完全可以适用。最后，我觉得我们另一设计不合理的地方就是难以让前轮左右摆过的角度相同。我们只是通过目测看偏转的角度，这样的误差太大，我们应该在车体上装一个量角器和指针，这样就可以保证左右摆角相同了。

二、制造方面

在这次比赛过程中，我问访了许多学校的学生他们的小车是怎样造出来的，在访问的过程中，我明显感觉到我们的设备有些落后了，用我们学校的那几台设备很难保证精度。再次，就是我们在制作方面能作出指导的老师实在太少了。同时我希望我们在金工实习的时间能延长一些，让我们有时间去充分了解车床、铣床、磨床，让我们学会加工一些基本的零件。通过自己动手制造我们设计的小车，我觉得我们学到了很多，我觉得我能够粗车、粗铣一些基本零件了，在我们原来金工实习的基础上又有了很大的突破和发展。最后，我希望我们学院能在未来添加几台先进设备，让我们设计的零件能够做到应有的精度，从而使我们设计的无碳小车能够走得更远。

三、材料方面

还记得当初我们学生和老师们在一块商量用什么材料的情景。我觉得这个很有必要，这个方面我们应该互动，共同对机构作出相应的分析，具体讨论用什么材料才最为合适。说实话，在我们讨论用什么材料的时候，我对材料基本上一无所知，也许当时的我只知道什么塑性、脆性，可是具体是怎么一回事，我真的一无所知。通过半个月的加工及制造以及在大赛上的所见所闻，使我对材料有了更深的了解。大赛上，参赛队友们有用有机玻璃的，有用尼龙的，有用铝合金的等等，五花八门。我忽然感觉到书本上的东西在这里才得以具体体现，让我更深入的学到了别人学不到的东西。

四、装配方面

当我们的零件都加工完成的时候，便开始了匆匆的装配，可是在那个时候我才发现，装配也是一门学问。不是简简单单的把零件装配到一块，而是要做出适当的调整。在比赛结束后的这两天里的思考中，我觉得我们没有进入决赛的一个重大原因就是缺乏装配知识。这使得我们的装配的精度根本无法保证。我想如果可以，我们学院可以开设一门有关装配方面的课程。

五、调试及试车方面

说到这个方面，我觉得这个方面是我们没能进入决赛的根本原因。原因有两个：一是我们没有相应的木质跑道；二是我们的时间太紧，几乎没有试车的时间，我们都是匆匆对车进行调试，看车能跑起来就好了。可是当我在深深的思考之后，才发现我们根本没有掌握和了解我们设计的无碳小车。虽然这小车是我们亲自设计的，但是理论和实际还是有一定的差距，我们根本没有发挥出我们小车应有的能量，比赛就匆匆的结束了，这也成为我们心中的一个遗憾。

六、准备方面

在准备方面，我觉得我们做的特别不充分，据了解，太原工业学院的学生早在一年前就开始准备无碳小车，而我们仅仅准备了两三个月，令我惊讶的是太原理工大学竟然开设了一门关于无碳小车的选修课，和他们相比，我们的学院在这一个环节就相对薄弱。就我个人来看，我觉得我们学院提高对这方面的重视程度，开设有关这无碳小车、3D动力方面的选修课，并且在机械学院内部搞一些比赛，充分调动学生的创新激情和热情，将有识之才发掘出来。我想如果学院能够这样进行下去，我们机械学院将会人才辈出，机械学院的明天更加辉煌和灿烂！

七、外观设计方面

虽然老师强调过美化车体的问题，但是由于时间和加工方面的问题，我们这次的小车在外观美化方面的工作几乎为零。在大赛中，当我们看到别的学校将小车的外观美化的如此漂亮和精致，我顿时意识到我们和他们的确还有很大的差距。我想如果能在保证小车跑的更远、更稳的基础上，我们应该尽最大的努力去美化我们的小车，如果我们能将这方面也做好，我们的优势会更加明显！

比赛中我们的小车虽然跑的很不理想，但我们确实从这次的大赛中学到许多课本上学不到的东西，领悟了许多平时不理解的东西，相信大家都对这次比赛体会很深。最后，我真心希望我们学院能够更加重视有关创新设计方面的大赛，学院在管理、督查方面多下功夫，鼓励我们的学生去思考、去想象、去创新、去设计、去制造、去参赛。与此同时也希望我们的学生能够更加努力去学习课本上的理论知识，尤其是机械原理、机械设计、工程力学方面的知识，这些知识在设计方面太重要了，另外，理论必须同实践结合起来，理论指导着实践，实践同时反映着理论，切不可将两者脱离联系。李老师给我们说过纯理论的东西根本不能用，希望我们系的学生在学好理论知识的同时能够多去思考，多去实践，在实践中检验真理、发展真理，真正的做到学有所长、学有所用，而不是只会简单的应付考试罢了！

最后，我相信我们学院在领导、老师和学生的共同努力下，一定会人才辈出，机械学院明天一定会更加辉煌和灿烂！

第四篇：无碳小车心得体会

无碳小车心得体会

经过这次无碳小车的设计，让我学到了很多很多，可谓是受益匪浅。因为基础知识不牢固，所以在整个过程中我并没有什么太大的贡献。所以这次的无碳小车设计可以说是“抱大腿”。尽管如此，我还是积极地参与了进去，努力地学习贡献自己的力量。在这次的设计中，我也看到自身的不足，学到了许多的东西，使我获得很多很多，整理了一下思绪，得到了以下几点感想。

第一，要端正自己的心态，不论是做什么都要有断增强自己的决心。明确自这次设计作业的目的，不管是为了学习也好，巩固自己的知识也罢„„总而言之“态度决定一切”。只有态度端正了，才能全身心地投入，才能得到最完美的答案。

第二，要有热情。热情是动力的源泉，没有动力，汽车将不能开动，火箭将不能腾空，飞船将不能遨游。同样，人也一样，没有热情，就没有前进的动力，不能在学习中腾空而起。如果对设计作业抱着敷衍的态度，不用心去做，是不会有什么结果的。记得在小车的调试过程中，每天面对着不会转弯的小车，我们无可奈何，但我们还是得不厌其烦的调试，因为这是一项伟大的工程，于是乎，我们双手与双脚没有空闲的时间，纸上记满了无规律的数据，第三，要有严谨的科学精神，科学是容不得半点马虎的，小车设计是一个用科学来指导实践，把科学运用到实践中去的过程。既然是指导实践，就应该做到事无巨细，考虑周全。在设计的过程中，不应放过每一个细节，记得我们就因为要清楚调节先后顺序，要把责任落实到每个队员的身上，每个人负责自己的工作，运用控制变量法调节，同时要时刻记录实验数据，最后处理数据、写出报告。光有这些还是不够的，还要认真，要努力，要有敢于挑战的信心。我们必须严肃认真的思考我们需要做那些努力，认认真真的把我们必须作的事情作好。

第四，要有团队精神。“团结就是力量”，四个人要善于合作，把心放在一条战线上。小车制造的过程，是要经过方案设计，三维设计，优化及修改，Cad出图，图纸审核等过程来完成的，在此过程中有大量的工作要做，四个人要进行合理的分工。在制作过程中，就应该确定谁该干什么工作，在遇到问题的时候，四个人应要把思想集中到一起的讨论，明确问题的所在，然后沿着这条路子探寻，有时候跟其他组队员讨论。吸取他们的意见再从中提炼出的解决办法。在遇到思想产生分歧，不统一时，四个人要不断地交流，积极处理好矛盾，以及互相鼓励。

第五，我们知识面要广，知识层次要达标。所谓“工欲善其事，必先利其器”，只有打好基础，才能在这个基石上建造摩天大楼。机械方面要基本熟悉机械原理、机械零件、机制工艺学、材料力学、互换性测量技术基础等课程，对这些知识越熟悉越好。同时会基本的物理常识，除此之外还要会一些软件技术，例如：三维的有proe、solidworks。力学分析：有限元分析ANSYS，最重要的是要会CAD，所有的图纸最终要画成二维图纸，这要求我们熟练运用CAD软件。

总之，两周的设计过程是苦的，是累的，但充满了温馨，因为有队员的合作、鼓励和支持。通过这次这记作业使我多了一种充实自我经历，多了一份设计的经验，多了一份坦然面对的自信。这也是对以往所学知识的汇总和回顾乃至于锤炼。

第五篇：无碳小车说明书

无碳小车说明书

（本小组选择的竞赛项目是竞赛项目二）

一、小车整体说明

小车整体结构上面，我们根据小车功能要求和机器的构成（原动机构、传动机构、执行机构、控制部分），把小车分为驱动部分、转向部分两个模块进行分析和设计。

在此基础上，小车采用三轮机构，后轮驱动，前轮转向，重物下落的过程中通过齿轮传动机构，将重物的重力势能转化为小车运动的动能，在后轮驱动下，再通过转向机构中的凸轮传动，将后轮的行走转化为前轮的转向，以便达到预期的要求。

考虑到竞赛项目二要求的桩距是（400±100）mm，小车车身在允许范围内应尽可能小，并且行走的轨迹也要尽可能的短，这样才能够避免小车车身碰到障碍物或者小车驶出乒乓球桌。

二、驱动部分

原理分析：根据小车功能要求，给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。该自行小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上，绕相距一定距离的两个障碍沿8字形轨迹绕行，绕行时不可以撞倒障碍物，不可以掉下球台。以小车绕行的圈数、以及碰倒或避开障碍的多少来综合评定成绩。在设计要求中，驱动部分是将物块重力势能转化为小车的动能，并在有限的动能下，使小车能够移动尽可能多的距离，让成绩达到尽可能好。

机构分析：为达到既定要求，首先，在驱动机构上，我们通过一个绳轮驱动机构将重物的重力势能转化为小车后轮的驱动动能，具体就是将绳子绕过高40cm的定滑轮，一端连在重物上，另一端固定的绕在驱动轴上，通过重物下落带动驱动轴转动，进而实现后轮的驱动。然后，为了使小车运动的距离达到尽可能长，我们使用了一个齿轮传动机构，通过齿轮的运转和传递，使得在绳长确定即能量一定的情况下，小车后轮转动的圈数越多，进而尽可能的增加绕行的圈数，但在这个过正中，不能因为摩擦力的情况而发生自锁现象，在这些情况下，我们抉择出最佳的传动比和传力绳。驱动结构简图如下

三、传动转向部分

要实现尽可能多的使小车重复完成绕八字运动，传动及转向结构是关键，此处我们来分析一下转向机构。

基本原理：

1、传动机构：传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车绕的圈数更多及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需达到传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等要求。在这些要求上我们想过以下几种方法来解决：

1、不用其它额外的传动装置，直接由动力轴驱动轮子和转向机构，此种方式效率最高、结构最简单。在不考虑其它条件时这是最优的方式。

2、.带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但其效率及传动精度并不高。不适合本小车设计。

3.齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定但价格较高。因此在第一种方式不能够满足要求的情况下优先考虑使用齿轮传动。

2、转向机构：转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件，同时还需要有特殊的运动特性。能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。

能实现该功能的机构有：凸轮机构摇杆、曲柄连杆摇杆、曲柄摇杆、差速转弯等等。

凸轮：凸轮是具有一定曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。优点：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便；缺点：凸轮轮廓加工比较困难。在本小车设计中由于：凸轮轮廓加工比较困难、尺寸不能够可逆的改变、精度也很难保证、重量较大、效率低能量损失大（滑动摩擦）

曲柄连杆摇杆 优点：运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小，制造方便，已获得较高精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。缺点：一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往比较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中做平面复杂运动和作往复运动的构件所长生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。在本小车设计中由于小车转向频率和传递的力不大故机构可以做的比较轻，可以忽略惯性力，机构并不复杂，利用 MATLAB 进行参数化设计并不困难，加上个链接可以利用轴承大大减小摩擦损耗提高效率。对于安装误差的敏感性问题我们可以增加微调机构来解决。曲柄摇杆 结构较为简单，但和凸轮一样有一个滑动的摩擦副，其效率低。其急回特性导致难以设计出较好的机构。差速转弯 差速拐是利用两个偏心轮作为驱动轮，由于两轮子的角速度一样而转动半径不一样，从而使两个轮子的速度不一样，产生了差速。小车通过差速实现拐弯避障。差速转弯，是理论上小车能走的最远的设计方案。和凸轮同样，对轮子的加工精度要求很高，加工出来后也无法根据需要来调整轮子的尺寸。（由于加工和装配的误差是不可避免的）综合上面分析我们选择曲柄连杆摇杆作为小车转向机构的方案。

机构分析：首先，要实现绕八字运动，可以采用圆柱凸轮+摇杆。设计适当的沟槽，圆柱凸轮做定轴转动时，通过高副接触可以使从动件获得连续不断的任意往复运动，通过分析走八字时转向轮的运动规律可以获得摇杆的运动规律，以此规律为依据可以分析出圆柱凸轮沟槽的轨迹。其次，要使八字尽可能多，这就要求我们必须减少能量损失，提高能量利用率。考虑到齿轮具有效率高，工作可靠，传动比稳定的特点，我们采用齿轮传动，通过一对啮合的直齿轮机构将驱动住的转动传递给圆柱凸轮。另外为尽量减小摩擦带来的能量损失，可通过使用润滑油润滑的方式来减小摩擦。小车传动及转向结构简图如下

四、理论分析

（1）小车轨迹形状及长度

我们是根据伯努利双扭线来设计小车的8字轨迹，它的直角方程是（x²+y²）²=a²（x²-y²），轨迹的周长C=5.244a，双纽线

考虑到小车运动的实际情况，上图中m,n两点代表两木桩，在autoCAD中画出mn=300mm,400mm,500mm的图像，求出周长。然后用EXCEL的函数功能求出不同桩距的相关数据

autoCAD绘制的双纽线

Excel表格。

（2）圆柱凸轮沟槽的确定

1/21/2通过伯努利双扭线，解出y=（-x2+（8a2x2+a4）/2-a2/2），yy，=-x+4ax/(8x2+a2)1/2，求出y，这样可以求出轮子的转角为α，因为转动杆的长度和前轮与转动副的距离一定，分别可设b，a，c，利用三角函数求得杆的转角为β=arcsin（csinα/b）(β取钝角)，这样沟槽的函数h=a*sin（α+β），利用h的变化设计沟槽，使轮子按照预定的轨迹转动。

（3）小车后轮直径齿轮传动比

设小车运动轨迹长度为S，驱动轴齿轮对与凸轮同轴齿轮的传动比为i，后轮直径为D。根据设计要求，小车完成一次八字，圆柱凸轮旋转一周，后轮旋转i 周，即

i×πD=S

D=S/πi