凌旭，陈立，戴俊良

（湖南化工职业技术学院机电工程学院，湖南株洲，412000）

0 引言

随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。智能小车设计与研究，成为一种新的发展趋势，无论是在特殊行业，还是民生生活都发挥着重要作用[1-3]。本研究设计一款坡道行驶电动智能小车，能自动循迹，可程控行驶速度在规定时间内完成任务，在停车点准确定位停车。小车在行驶前，需要路段设计和坡道设计如图1所示；路段设计：在木板表面铺设一条宽，长各约为1cm线条作为路线指示；总长度设计为1m，路线开始为直线，垂直于木板底边，在坡顶转向90°，平行于木板顶边与顶边相隔距离为≤20cm，转弯半径为10cm～20cm，转弯完成后路线在延长≥30cm；停车标记设计为宽，长各为1cm，5cm。坡道设计：用长，宽各约为1m的木板搭建小车坡道，坡道角度可以任意调节。

图1 小车坡道角示意及行驶线路顶视图

1 小车方案选项

■1.1 理论分析

要求小车能够在不同倾斜角的木板上完成循迹，行驶速度均匀并且行驶时间可控，并且能够在终点稳定停止。若需要完成以上要求，需要对位于木板上的小车进行受力分析，小车的受力分析如图2所示。

由牛顿第二定律公式 F=m×a可知：小车静止在坡道时应满足：

mgsinθ≤μmgcosθ;摩擦系数应满足μ≥tanθ;

小车在坡道匀速行驶应满足：F车=mgsinθ+μmgcosθ;需小车电机产生作用力。

图2 小车受力分析图

由以上分析得：小车若要在循迹时要做到匀速行驶、运行时间可控，在终点稳定停止，与小车的质量、动摩擦因数以及电机的力矩大小都有关联。……