CN102673728B - 集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，包括车身、转向模块、辅助模块和前进驱动模块，所述车身前端与所述转向模块连接，后端与所述前进驱动模块相连接，所述车身两侧均设有辅助模块。本发明在简单变化下，实现对滑雪和划船两项运动的模拟；以人力驱动车的前进，通过重心的偏移或角度运动实现车的转向，实现滑雪划船时需掌握平衡的真实体验；在原有的连杆转向机构上增设杠杆与转向踏板相连，实现重心偏移方向与转向相一致；驱动机构采用摇杆滑块机构，将直线往复运动转化为旋转运动，输出动力，避免死点，使操作行程不受限；娱乐车的使用摆脱了地域限制，推广范围广。

Description

集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车

技术领域

本发明涉及一种集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车。

背景技术

目前居民的生活压力逐渐增大，但生活中的娱乐项目单一且趣味性低。一些喜闻乐见的娱乐项目例如划船、滑雪等，则受到了场地、季节、设备等多重限制，且花费极高，普通居民平常很难得以体验。

而目前市面上已有的划船或滑雪的模拟器械，多用于专业训练，而且这些器械只能满足在原地的动作模拟，不能实现前行，大大降低了设备的趣味性，普通民众购买用于娱乐极不现实。

发明内容

为了克服现有技术中存在的划船滑雪地域限制及花费较高等缺陷，本发明提供一种集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车。

本发明采用的技术方案是：

集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，其特征在于：包括车身、转向模块、辅助模块和前进驱动模块，所述车身前端与所述转向模块连接，后端与所述前进驱动模块相连接，所述车身两侧均设有辅助模块；

所述转向模块包括承载转向板、上滑块、下滑快、转向杠杆、转向横拉杆、转向铰接盘、转向直拉杆、转向摇臂和转向从动轮；所述承载转向板中间的支点位于所述车身上，所述承载转向板通过一三角连接架与所述下滑块铰接，所述转向杠杆两端分别与所述上、下滑块滑动连接，所述转向杠杆与所述上、下滑块组成杠杆机构；所述上滑块与所述转向横拉杆连接，所述转向横拉杆两端分别与一个所述转向铰接盘铰接，所述转向铰接盘分别与一个所述转向直拉杆的一端铰接，所述转向直拉杆的另一端分别与一个所述转向摇臂的一端铰接，所述转向摇臂的另一端分别与一个所述转向从动轮连接；两个所述转向从动轮分别与所述车身的前部两端相连接；

所述前进驱动模块包括第一杠杆机构、第二杠杆机构、摇杆滑块机构、单向离合器、锥齿轮机构和直齿轮机构；所述第一杠杆机构包括第一传动杠杆、第一滑块和第六滑块，所述第二杠杆机构包括第二传动杠杆、第二滑块和第七滑块，所述摇杆滑块机构包括第五滑块、连杆和摇杆，所述锥齿轮机构包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述直齿轮机构包括主动直齿轮和从动直齿轮；

所述第一滑块与一第三滑块铰接在同一点，所述第二滑块与一第四滑块铰接在同一点；所述第三、第四滑块分别可沿一第一直线导轨、一第二直线导轨运动，所述第三、第四滑块带动所述第一、第二滑块运动，所述第一、第二滑块分别带动所述第一、第二传动杠杆绕支点摆动；

所述第五、第六与第七滑块铰接在同一点；所述第一、第二传动杠杆带动所述第五、第六、第七滑块沿一第三直线导轨运动，所述连杆另一端与所述摇杆一端铰接，所述第五、第六、第七滑块拉动所述连杆从而带动所述摇杆摆动；所述摇杆另一端通过一所述单向离合器与所述主动锥齿轮传动连接，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮相互啮合，所述从动锥齿轮与一传动轴一端键连接，所述传动轴另一端与所述主动直齿轮传动连接，所述主动直齿轮与所述从动直齿轮相互啮合，所述从动直齿轮与一后轮轴传动连接，所述后轮轴与一驱动轮传动连接，所述后轮轴与一从动轮通过轴承连接；所述驱动轮与所述从动轮分别于所述车身的后部两端相连接；

所述辅助模块包括操作杆、拉杆、拉杆套环、支撑杆杆端关节轴承、拉杆杆端关节轴承和支撑杆；所述支撑杆一端通过所述支撑杆杆端关节轴承与所述操作杆铰接，所述操作杆绕所述支撑杆上的支点转动；所述拉杆套环套在所述操作杆上且与所述操作杆固定连接，所述第三、第四滑块通过一所述拉杆杆端关节轴承分别与一所述拉杆一端连接，所述拉杆另一端与所述拉杆套环铰接；所述第一、第二直线滑轨分别与所述第三、第四滑块滑动连接，所述第一、第二直线滑轨的两端分别与所述车身的前后两端固定连接，所述支撑杆另一端与所述车身固定连接。

进一步，所述摇杆与所述单向离合器的外圈固定连接。

进一步，所述主动锥齿轮与所述单向离合器的内圈固定连接。

进一步，所述转向杠杆与所述下滑块之间形成的运动副为移动副，所述转向杠杆与所述上滑块之间形成的运动副为圆柱副。

进一步，所述上滑块与所述转向横拉杆之间形成的运动副为圆柱副。

进一步，所述转向杠杆的尺寸与支点可调，所述转向横拉杆行程可变，最大转向角可变。

进一步，所述转向铰接盘上设有三个铰接点，其中一个为固定铰接点且铰接于所述车身上。

本发明娱乐车在转向时，操作者站或坐于承载转向板上，通过重心调节使承载转向板绕支点向逆（顺）时针方向倾斜一定角度，带动下滑块向右（左）移动。由于转向杠杆和上、下滑块的组合是一个杠杆机构，下滑块带动上滑块和转向横拉杆向左（右）移动，从而带动转向铰接盘分别绕其固定铰接点按顺（逆）时针转动；转向铰接盘带动转向直拉杆和转向摇臂，最后转向从动轮分别向左（右）偏转不同的角度（其偏转角度关系满足阿克曼角关系式）。此转向模块机构充分利用人体重心的变化来实现转向，提高了滑雪的真实性，增加了娱乐的趣味性。并且人体重心左倾驱使娱乐车向左转向，右倾则相反，符合人的基本习惯。

本发明娱乐车在滑雪模式前进时，辅助模块支撑杆收起状态，当操作者施力时，操作杆向后推动第三、第四滑块分别沿第一、第二直线导轨运动。同时第三、第四滑块带动滑块第一、第二滑块运动。由于第一、第六滑块与第一传动杠杆和第二、第七滑块与第二传动杠杆组成的杠杆机构，第五滑块在第六、第七滑块的驱动下沿第三直线滑轨运动。再由于第五滑块、连杆和摇杆组成的摇杆滑块机构，摇杆通过单向离合器驱动主动锥齿轮逆时针旋转。最后，通过直齿轮传动机构将动力传给驱动轮。

本发明娱乐车在划船模式前进时，辅助模块支撑杆处于展开状态，当操作者施力时，操作杆带动拉杆向后推动第三、第四滑块分别沿第一、第二直线滑轨运动，运动方式与上述滑雪模式类似。

本发明的有益效果体现在：在简单变化下，实现对滑雪和划船两项运动的模拟；以人力驱动车的前进，通过重心的偏移或角度运动实现车的转向，实现滑雪划船时需掌握平衡的真实体验；在原有的连杆转向机构上增设杠杆与转向踏板相连，实现重心偏移方向与转向相一致；驱动机构采用摇杆滑块机构，将直线往复运动转化为旋转运动，输出动力，避免死点，使操作行程不受限；娱乐车的使用摆脱了地域限制，推广范围广。

附图说明

图1是本发明模拟划船时的状态图。

图2是本发明模拟滑雪时的状态图。

图3是本发明转向模块部分结构图A。

图4是本发明转向模块部分结构图B。

图5是本发明转向模块整体结构示意图。

图6是本发明辅助模块结构示意图。

图7是本发明前进驱动模块结构示意简图。

图8是本发明前进驱动模块整体结构示意图。

图9是本发明转向模块仿真优化结果图。

具体实施方式

参照图1，集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，其特征在于：包括车身13、转向模块、辅助模块和前进驱动模块，所述车身13前端与所述转向模块连接，后端与所述前进驱动模块相连接，所述车身13两侧均设有辅助模块；

所述转向模块包括承载转向板1、上滑块4、下滑快3、转向杠杆2、转向横拉杆5、转向铰接盘6、转向直拉杆7、转向摇臂8和转向从动轮9；所述承载转向板1中间的支点位于所述车身13上，所述承载转向板1通过一三角连接架与所述下滑块3铰接，所述转向杠杆2两端分别与所述上、下滑块4、3滑动连接，所述转向杠杆2与所述上、下滑块4、3组成杠杆机构；所述上滑块4与所述转向横拉杆5连接，所述转向横拉杆5两端分别与一个所述转向铰接盘6铰接，所述转向铰接盘6分别与一个所述转向直拉杆7的一端铰接，所述转向直拉杆7的另一端分别与一个所述转向摇臂8的一端铰接，所述转向摇臂8的另一端分别与一个所述转向从动轮9连接；两个所述转向从动轮9分别与所述车身13的前部两端相连接；

所述前进驱动模块包括第一杠杆机构、第二杠杆机构、摇杆滑块机构、单向离合器33、锥齿轮机构和直齿轮机构；所述第一杠杆机构包括第一传动杠杆20、第一滑块18和第六滑块22，所述第二杠杆机构包括第二传动杠杆39、第二滑块17和第七滑块37，所述摇杆滑块机构包括第五滑块21、连杆25和摇杆35，所述锥齿轮机构包括主动锥齿轮34和从动锥齿轮32，所述直齿轮机构包括主动直齿轮26和从动直齿轮29；

所述第一滑块18与一第三滑块19铰接在同一点，所述第二滑块17与一第四滑块37铰接在同一点；所述第三、第四滑块19、37分别可沿一第一直线导轨36、一第二直线导轨38运动，所述第三、第四滑块19、37带动所述第一、第二滑块18、17运动，所述第一、第二滑块18、17分别带动所述第一、第二传动杠杆20、39绕支点摆动；

所述第五、第六与第七滑块21、22、23铰接在同一点；所述第一、第二传动杠杆20、39带动所述第五、第六、第七滑块21、22、23沿一第三直线导轨24运动，所述连杆25另一端与所述摇杆35一端铰接，所述第五、第六、第七滑块21、22、23拉动所述连杆25从而带动所述摇杆35摆动；所述摇杆35另一端通过一所述单向离合器33与所述主动锥齿轮34传动连接，所述主动锥齿轮34与所述从动锥齿轮32相互啮合，所述从动锥齿轮32与一传动轴27一端键连接，所述传动轴27另一端与所述主动直齿轮26传动连接，所述主动直齿轮36与所述从动直齿轮29相互啮合，所述从动直齿轮29与一后轮轴30传动连接，所述后轮轴30与一驱动轮28传动连接，所述后轮轴30与一从动轮31通过轴承连接；所述驱动轮28与所述从动轮31分别于所述车身13的后部两端相连接；

所述辅助模块包括操作杆10、拉杆12、拉杆套环11、支撑杆杆端关节轴承14、拉杆杆端关节轴承16和支撑杆15；所述支撑杆15一端通过所述支撑杆杆端关节轴承14与所述操作杆10铰接，所述操作杆10绕所述支撑杆15上的支点转动；所述拉杆套环11套在所述操作杆10上且与所述操作杆10固定连接，所述第三、第四滑块19、37通过一所述拉杆杆端关节轴承16分别与一所述拉杆12一端连接，所述拉杆12另一端与所述拉杆套环11铰接；所述第一、第二直线滑轨36、38分别与所述第三、第四滑块19、37滑动连接，所述第一、第二直线滑轨36、38的两端分别与所述车身13的前后两端固定连接，所述支撑杆15另一端与所述车身13固定连接。

进一步，所述摇杆35与所述单向离合器33的外圈固定连接。

进一步，所述主动锥齿轮34与所述单向离合器33的内圈固定连接。

进一步，所述转向杠杆2与所述下滑块3之间形成的运动副为移动副，所述转向杠杆2与所述上滑块4之间形成的运动副为圆柱副。

进一步，所述上滑块4与所述转向横拉杆5之间形成的运动副为圆柱副。

进一步，所述转向杠杆2的尺寸与支点可调，所述转向横拉杆5行程可变，最大转向角可变。

进一步，所述转向铰接盘6上设有三个铰接点，其中一个为固定铰接点且铰接于所述车身上。

本发明娱乐车在转向时，操作者站或坐于承载转向板1上，通过重心调节使承载转向板1绕支点向逆（顺）时针方向倾斜一定角度，带动下滑块3向右（左）移动。由于转向杠杆2和上、下滑块4、3的组合是一个杠杆机构，下滑块3带动上滑块4和转向横拉杆5向左（右）移动，从而带动转向铰接盘6分别绕其固定铰接点按顺（逆）时针转动；转向铰接盘6带动转向直拉杆7和转向摇臂8，最后转向从动轮9分别向左（右）偏转不同的角度（其偏转角度关系满足阿克曼角关系式）。此转向模块机构充分利用人体重心的变化来实现转向，提高了滑雪的真实性，增加了娱乐的趣味性。并且人体重心左倾驱使娱乐车向左转向，右倾则相反，符合人的基本习惯。

本发明娱乐车在滑雪模式前进时，辅助模块支撑杆15收起状态，当操作者施力时，操作杆10向后推动第三、第四滑块19、37分别沿第一、第二直线导轨13、38运动。同时第三、第四滑块19、37带动滑块第一、第二滑块18、17运动。由于第一、第六滑块18、22与第一传动杠杆20和第二、第七滑块17、23与第二传动杠杆39组成的杠杆机构，第五滑块21在第六、第七滑块22、23的驱动下沿第三直线滑轨24运动。再由于第五滑块21、连杆25和摇杆35组成的摇杆滑块机构，摇杆通过单向离合器33驱动主动锥齿轮34逆时针旋转。最后，通过直齿轮传动机构将动力传给驱动轮28。

本发明娱乐车在划船模式前进时，辅助模块支撑杆15处于展开状态，当操作者施力时，操作杆10带动拉杆12向后推动第三、第四滑块19、37分别沿第一、第二直线滑轨13、38运动，运动方式与上述滑雪模式类似。

本发明在设计转向模块参数时，采用ADAMS/View软件，先建立分析模型，再细化模型，最后最优化设计。如图9所示，曲线1为右侧车轮转角曲线，曲线2为左侧车轮实际转角曲线，曲线3为根据曲线1求得的左侧车轮理想转角曲线，曲线4为左侧车轮实际转角与理想转角的差值曲线。因为差值很小，所以符合设计要求。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，其特征在于：包括车身、转向模块、辅助模块和前进驱动模块，所述车身前端与所述转向模块连接，后端与所述前进驱动模块相连接，所述车身两侧均设有辅助模块；

所述转向模块包括承载转向板、上滑块、下滑块、转向杠杆、转向横拉杆、转向铰接盘、转向直拉杆、转向摇臂和转向从动轮；所述承载转向板中间的支点位于所述车身上，所述承载转向板通过一三角连接架与所述下滑块铰接，所述转向杠杆两端分别与所述上、下滑块滑动连接，所述转向杠杆与所述上、下滑块组成杠杆机构；所述上滑块与所述转向横拉杆连接，所述转向横拉杆两端分别与一个所述转向铰接盘铰接，所述转向铰接盘分别与一个所述转向直拉杆的一端铰接，所述转向直拉杆的另一端分别与一个所述转向摇臂的一端铰接，所述转向摇臂的另一端分别与一个所述转向从动轮连接；两个所述转向从动轮分别与所述车身的前部两端相连接；

所述前进驱动模块包括第一杠杆机构、第二杠杆机构、摇杆滑块机构、单向离合器、锥齿轮机构和直齿轮机构；所述第一杠杆机构包括第一传动杠杆、第一滑块和第六滑块，所述第二杠杆机构包括第二传动杠杆、第二滑块和第七滑块，所述摇杆滑块机构包括第五滑块、连杆和摇杆，所述锥齿轮机构包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述直齿轮机构包括主动直齿轮和从动直齿轮；

所述第一滑块与一第三滑块铰接在同一点，所述第二滑块与一第四滑块铰接在同一点；所述第三、第四滑块分别可沿一第一直线导轨、 一第二直线导轨运动，所述第三、第四滑块带动所述第一、第二滑块运动，所述第一、第二滑块分别带动所述第一、第二传动杠杆绕支点摆动；

所述第五、第六与第七滑块铰接在同一点；所述第一、第二传动杠杆带动所述第五、第六、第七滑块沿一第三直线导轨运动，所述连杆另一端与所述摇杆一端铰接，所述第五、第六、第七滑块拉动所述连杆从而带动所述摇杆摆动；所述摇杆另一端通过一所述单向离合器与所述主动锥齿轮传动连接，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮相互啮合，所述从动锥齿轮与一传动轴一端键连接，所述传动轴另一端与所述主动直齿轮传动连接，所述主动直齿轮与所述从动直齿轮相互啮合，所述从动直齿轮与一后轮轴传动连接，所述后轮轴与一驱动轮传动连接，所述后轮轴与一从动轮通过轴承连接；所述驱动轮与所述从动轮分别于所述车身的后部两端相连接；

所述辅助模块包括操作杆、拉杆、拉杆套环、支撑杆杆端关节轴承、拉杆杆端关节轴承和支撑杆；所述支撑杆一端通过所述支撑杆杆端关节轴承与所述操作杆铰接，所述操作杆绕所述支撑杆上的支点转动；所述拉杆套环套在所述操作杆上且与所述操作杆固定连接，所述第三、第四滑块通过一所述拉杆杆端关节轴承分别与一所述拉杆一端连接，所述拉杆另一端与所述拉杆套环铰接；所述第一、第二直线滑轨分别与所述第三、第四滑块滑动连接，所述第一、第二直线滑轨的两端分别与所述车身的前后两端固定连接，所述支撑杆另一端与所述车身固定连接。 

2.如权利要求1所述的集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，其特征在于：所述摇杆与所述单向离合器的外圈固定连接。

3.如权利要求1所述的集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，其特征在于：所述主动锥齿轮与所述单向离合器的内圈固定连接。

4.如权利要求1所述的集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，其特征在于：所述转向杠杆与所述下滑块之间形成的运动副为移动副，所述转向杠杆与所述上滑块之间形成的运动副为圆柱副。

5.如权利要求1所述的集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，其特征在于：所述上滑块与所述转向横拉杆之间形成的运动副为圆柱副。

6.如权利要求1所述的集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，其特征在于：所述转向杠杆的尺寸与支点可调，所述转向横拉杆行程可变，最大转向角可变。

7.如权利要求1所述的集滑雪划船模拟运动于一体的纯机械多功能娱乐车，其特征在于：所述转向铰接盘上设有三个铰接点，其中一个为固定铰接点且铰接于所述车身上。 

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