三江学院 徐 伟

基于Matlab和NX的转向机构设计与运动学仿真

三江学院 徐 伟

根据大学生工程训练综合能力竞赛"8"字组比赛的有关要求,选定"双纽线"为小车的运动轨迹,利用Matlab软件对小车的后轮转速与前轮转角的关系进行分析,通过NX 软件进行三维建模和运动仿真,确定小车的轮距、轮径、后轮转速、前轮转角等参数,获得最优的结构设计.

双纽线;Matlab;NX;仿真

大学生工程训练综合能力竞赛旨在培养大学生的创新设计意识、综合工程应用能力与团队协作精神.其中"8"字组的比赛要求设计一台由重力势能作为驱动的三轮小车,在半张乒乓球桌上绕位于一定位置的三个障碍物前进,最终按照绕行周期的有效个数进行成绩的评定.

一、运动轨迹的规划

本届竞赛在以往比赛的基础上增加了一个障碍物,具体情况如图1所示.竞赛场地上,有3个障碍成"L"形放置,"L"形长边的距离在400~500mm之间,"L"形短边的距离在300±50mm之间,障碍物直径的为20mm.

以往,"8"字赛道小车的设计方法一般为先进行结构设计,试制后通过调试和改进使小车按照一定的运动轨迹前进,但比赛难度的提高对小车的每个周期的运动轨迹的重复性提出了更高的要求,因此需要对小车的运动轨迹进行科学地规划.为了尽可能地减少小车在运动过程中碰到障碍物的几率,经仔细比较后,选择了双纽线作为小车的理想运动轨迹.

图1 "8"字赛道

图2 双纽线

如图2所示为一双纽线图形.其极坐标方程为:

直角坐标……