CN103638683B - 以重力势能驱动的可行走s形路线的小车 - Google Patents

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Abstract

一种以重力势能驱动的可行走S形路线的小车。其由车体部分、转向机构和驱动机构组成；车体部分由小车底板、驱动轴支架、前叉安装架、重物支架和重物支架安装架组成；驱动机构由驱动轴、锁紧螺套、固定轴、左驱动轮、右驱动轮、驱动齿轮、前轮、重物、前车叉、比例定滑轮和两根线绳组成；转向机构由从动齿轮、连杆和前车叉摆杆组成。本发明提供的小车具有以下优点：整车重心降到最低,有利于车的稳定性；可利用调节连杆长度方法来准确改变前轮转角，从而方便调试小车；驱动轴上的锥形绕线槽可以改变小车在运行过程中对不同力矩的要求,从而避免小车一路加速的情形；结构简单，操作方便，成本低廉，行走距离较长。

Description

以重力势能驱动的可行走S形路线的小车
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，特别是涉及一种以重力势能驱动的可行走S形路线的小车。
背景技术
目前全国大学生工程能力综合竞赛中出现多种形式的可越障无碳小车，无碳小车要求做成三轮车的形式，能够按S形的轨迹前进，并以小车前行的距离和成功绕障的数量来综合评定成绩。此过程对小车的设计和加工有着严格的要求，特别是小车的转向机构，并且要在短时间内进行拆解并重新组装，且能够精准地控制小车的行驶轨迹。目前，参赛的多数小车是通过差速器进行驱动，且通过端面凸轮的形状控制小车方向，此方案的缺点是加工成本高，并且其轨迹半径是通过调节杆的长短进行调节，因此操作复杂，而且不易控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够按照一定的周期性长距离自动避开赛道上设置的障碍物，同时具有可调节性，因此能够适应赛道上障碍物间距改变的以重力势能驱动的可行走S形路线的小车。
为了达到上述目的，本发明提供的以重力势能驱动的可行走S形路线的小车由车体部分、转向机构和驱动机构组成；其中车体部分由小车底板、驱动轴支架、前叉安装架、重物支架和重物支架安装架组成，小车底板的前部向上倾斜形成；重物支架安装架安装在小车底板中部两侧，驱动轴支架安装在小车底板后部两侧，前叉安装架设置在小车底板前部；重物支架由两块钣金件弯板组成，上端固定在一块横板上，下端连接在重物支架安装架上；驱动机构由驱动轴、锁紧螺套、固定轴、左驱动轮、右驱动轮、驱动齿轮、前轮、重物、前车叉、比例定滑轮和两根线绳组成；其中前车叉安装在前叉安装架上，前轮则安装在前车叉上；固定轴水平安装在重物支架上端，并且其上安装有比例定滑轮；比例定滑轮由一体形成且并排设置的大径轮和小径轮组成；驱动轴水平安装在驱动轴支架的上部，左侧安装有驱动齿轮，中间部位形成有圆锥形的绕线槽，右侧安装有锁紧螺套；左驱动轮和右驱动轮利用单向轴承安装在驱动轴的两端；一根线绳的一端固定有重物，另一端绕过比例定滑轮的小径轮后锁定在该轮外部边缘的孔中；另一根线绳的一端绕过比例定滑轮上的大径轮后锁定在该轮外部边缘的孔中，另一端绕过驱动轴上锥形绕线槽后固定在锁紧螺套上；所述的转向机构由从动齿轮、连杆和前车叉摆杆组成；从动齿轮的中部安装在重物支架安装架左侧面上，并且与驱动齿轮相啮合；从动齿轮上沿径向形成一条槽，用来固定连杆一端的万向轴承，同时能够调整连杆随从动齿轮转动的半径，连杆的另一端通过万向轴承与前车叉摆杆外端相连，而前车叉摆杆的另一端则安装在前车叉上。
所述的以重力势能驱动的可行走S形路线的小车还设有与其配套使用的启动组件，启动组件由T形基准板和L形起车板组成；其中T形基准板的下端铰接在L形起车板的垂直边前端上部。
本发明提供的以重力势能驱动的可行走S形路线的小车具有以下优点：1.小车底板距离地面只有5mm，整车重心降到最低,有利于车的稳定性；2.小车起动由启动模块辅助确定起动角度和初始位置，可以精确控制小车的行驶方向，使小车按照特定的运动轨迹和范围行驶；3.可利用调节连杆长度的方法来准确改变前轮转角，从而方便调试小车；4.驱动轴上的锥形绕线槽可以改变小车在运行过程中对不同力矩的要求，即起车时力矩要求大，运行过程中力矩要求小,从而避免小车一路加速的情形；5.本装置结构简单，操作方便，成本低廉，行走距离较长，可以达到30米以上；6.改变连杆一端在从动齿轮上的径向位置可以改变小车运动周期，从而适应不同障碍物间距。
附图说明
图1为本发明提供的以重力势能驱动的可行走S形路线的小车结构立体图。
图2为图1示出的小车上转向机构和驱动机构部分结构示意图。
图3为图1示出的小车上车体部分结构示意图。
图4为图1示出的小车上比例定滑轮结构示意图。
图5为图1示出的小车上从动齿轮结构示意图。
图6为图1示出的小车上驱动轴结构示意图。
图7和图8分别为与图1示出的小车相配套使用的启动组件结构示意图。
图9为图1示出的小车行车路线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的以重力势能驱动的可行走S形路线的小车进行详细说明。
如图1—图6所示，本发明提供的以重力势能驱动的可行走S形路线的小车由车体部分、转向机构和驱动机构组成；其中车体部分由小车底板11、驱动轴支架17、前叉安装架7、重物支架3和重物支架安装架15组成，小车底板11的前部向上倾斜形成；重物支架安装架15安装在小车底板11中部两侧，驱动轴支架17安装在小车底板11后部两侧，前叉安装架7设置在小车底板11前部；重物支架3由两块钣金件弯板组成，上端固定在一块横板上，下端连接在重物支架安装架15上；驱动机构由驱动轴20、锁紧螺套21、固定轴2、左驱动轮18、右驱动轮6、驱动齿轮19、前轮8、重物5、前车叉9、比例定滑轮1和两根线绳4组成；其中前车叉9安装在前叉安装架7上，前轮8则安装在前车叉9上；固定轴2水平安装在重物支架3上端，并且其上安装有比例定滑轮1；比例定滑轮1由一体形成且并排设置的大径轮和小径轮组成；驱动轴20水平安装在驱动轴支架17的上部，左侧安装有驱动齿轮19，中间部位形成有圆锥形的绕线槽，右侧安装有锁紧螺套21；左驱动轮18和右驱动轮6利用单向轴承安装在驱动轴20的两端；一根线绳4的一端固定有重物5，另一端绕过比例定滑轮1的小径轮后锁定在该轮外部边缘的孔中；另一根线绳4的一端绕过比例定滑轮1上的大径轮后锁定在该轮外部边缘的孔中，另一端绕过驱动轴20上锥形绕线槽后固定在锁紧螺套21上；所述的转向机构由从动齿轮16、连杆13和前车叉摆杆10组成；从动齿轮16的中部安装在重物支架安装架15左侧面上，并且与驱动齿轮19相啮合；从动齿轮16上沿径向形成一条槽，用来固定连杆13一端的万向轴承12，同时能够调整连杆13随从动齿轮16转动的半径，连杆13的另一端通过万向轴承12与前车叉摆杆10外端相连，而前车叉摆杆10的另一端则安装在前车叉9上。
如图7—图8所示，所述的以重力势能驱动的可行走S形路线的小车还设有与其配套使用的启动组件，启动组件由T形基准板22和L形起车板23组成；其中T形基准板22的下端铰接在L形起车板23的垂直边前端上部。
现将本发明提供的以重力势能驱动的可行走S形路线的小车工作原理阐述如下：如图9所示，首先将启动组件以L形起车板23上垂直边接触在地面的方式平放在比赛场地的地面上，使T形基准板22上部的水平直边外侧边缘与跑道起点线重合，同时使T形基准板22下部的垂直边中线与跑道中心线对齐，固定住T形基准板22，然后沿图中箭头所示方向在水平面内调节L形起车板23相对于T形基准板22的角度，以使小车适应赛道，然后向后旋转小车上的驱动轮20以使重物5慢慢上升到400mm的高度，此时，与重物5相连的线绳4将缠绕在比例定滑轮1的小径轮上，另一根线绳4的下端则缠绕在驱动轴20的圆锥形绕线槽内，小车准备完毕；之后将左驱动轮18和右驱动轮6的后端同时贴靠在L形起车板23的底面上，放开小车，重物5将下落，当重物5下降时将利用线绳4带动驱动轴20转动，驱动轴20再带动左驱动轮18和右驱动轮6旋转，从而使小车前行，同时驱动轴20将带动驱动齿轮19一起转动，驱动齿轮19再带动与之啮合的从动齿轮16一起转动，从而通过曲柄连杆机构带动前轮8进行周期性摆动，由此使小车在重物5下落过程中按照S形轨迹前行，从动齿轮16通过连杆机构准确控制小车前行周期，当重物5下落完成后还可利用小车惯性延长小车行驶距离。

Claims (2)

1.一种以重力势能驱动的可行走“S”形路线的小车，其特征在于：其由车体部分、转向机构和驱动机构组成；其中车体部分由小车底板(11)、驱动轴支架(17)、前叉安装架(7)、重物支架(3)和重物支架安装架(15)组成，小车底板(11)的前部向上倾斜形成；重物支架安装架(15)安装在小车底板(11)中部两侧，驱动轴支架(17)安装在小车底板(11)后部两侧，前叉安装架(7)设置在小车底板(11)前部；重物支架(3)由两块钣金件弯板组成，上端固定在一块横板上，下端连接在重物支架安装架(15)上；驱动机构由驱动轴(20)、锁紧螺套(21)、固定轴(2)、左驱动轮(18)、右驱动轮(6)、驱动齿轮(19)、前轮(8)、重物(5)、前车叉(9)、比例定滑轮(1)和两根线绳(4)组成；其中前车叉(9)安装在前叉安装架(7)上，前轮(8)则安装在前车叉(9)上；固定轴(2)水平安装在重物支架(3)上端，并且其上安装有比例定滑轮(1)；比例定滑轮(1)由一体形成且并排设置的大径轮和小径轮组成；驱动轴(20)水平安装在驱动轴支架(17)的上部，左侧安装有驱动齿轮(19)，中间部位形成有圆锥形的绕线槽，右侧安装有锁紧螺套(21)；左驱动轮(18)和右驱动轮(6)利用单向轴承安装在驱动轴(20)的两端；一根线绳(4)的一端固定有重物(5)，另一端绕过比例定滑轮(1)的小径轮后锁定在该轮外部边缘的孔中；另一根线绳(4)的一端绕过比例定滑轮(1)上的大径轮后锁定在该轮外部边缘的孔中，另一端绕过驱动轴(20)上锥形绕线槽后固定在锁紧螺套(21)上；所述的转向机构由从动齿轮(16)、连杆(13)和前车叉摆杆(10)组成；从动齿轮(16)的中部安装在重物支架安装架(15)左侧面上，并且与驱动齿轮(19)相啮合；从动齿轮(16)上沿径向形成一条槽，用来固定连杆(13)一端的万向轴承(12)，同时能够调整连杆(13)随从动齿轮(16)转动的半径，连杆(13)的另一端通过万向轴承(12)与前车叉摆杆(10)外端相连，并且连杆(13)的长度是可调的，而前车叉摆杆(10)的另一端则安装在前车叉(9)上。
2.根据权利要求1所述的以重力势能驱动的可行走“S”形路线的小车，其特征在于：所述的小车还设有与其配套使用的启动组件，启动组件由T形基准板(22)和L形起车板(23)组成；其中T形基准板(22)的下端铰接在L形起车板(23)的垂直边前端上部。
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