CN104998419A - 一种“∽”形行走的越障无碳小车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种“∽”形行走的越障无碳小车，势能支架4通过线轮轴14安装线轮支架3和二级定滑轮1，前轮支架6经前轮转向轴安装前轮7，驱动轴16上安装驱动轮20和从动轮11，驱动轴16上安装小齿轮12，绕线轴14上安装大齿轮13和小皮带轮17，与曲柄连杆9连接的轴上安装有大皮带轮18。小齿轮12啮合大齿轮13，小皮带轮17通过皮带19连接大皮带轮18，线绳22的一端连接势能块2，线绳22绕过二级定滑轮1缠绕在绕线槽15内，线绳22的另一端通过二级定滑轮1上的线孔定位。本发明利用势能块下落的势能转化为小车的动能，通过齿轮啮合和皮带传动，小车按既定轨迹周期性、远距离地避开障碍物，结构简单方便。

Description

一种“∽”形行走的越障无碳小车

技术领域

本发明涉及无碳小车，具体涉及一种“∽”形行走的越障无碳小车。

背景技术

如图1所示，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(下降高度400mm)转换为机械能并可用来驱动小车行走、转向的机械装置。无碳小车采用三轮结构的稳定构造，能够在前行时自动避开前方道路上的障碍物。(两根障碍木桩之间的距离为700-1300mm，具体距离比赛现场抽签决定)。无碳小车的最大优点就是以重力势能为唯一能量，实现了真正意义上的无碳。

有些小车它的驱动机构是把牵引绳直接缠绕在驱动轴上，那么它的启动力矩较小，不利于小车的起步，且小车行驶的距离受到控制；有些小车线轮采用定滑轮，使得重物下落比较快，小车在拐弯时容易翻车；有些小车调节精度不是很高，不能到达满足周期和振幅的要求；还有些机构比较笨重，不仅增加了小车的本身质量，在运动过程中还增加了能量的损耗，使其不能完成比赛。

发明内容

本发明的目的在于：根据能量守恒定律，设计出一种“∽”形行走的越障无碳小车，它利用重力势能砝码(1kg)在400毫米的下落行程中所产生的重力势能量作为小车前进的动能，并且前行时能够按照一定的周期性，长距离的自动避开赛道上设置的障碍物。以重力势能为唯一能量，实现了真正意义上的无碳。

本发明的技术解决方案是：在车架上安装驱动机构、转向机构构成无碳小车；所述的车架由底板、线轮支架、前轮支架和势能支架组成，底板的前部垂直安装势能支架，底板的上方通过线轮轴安装线轮支架，底板的前端安装前轮支架；所述的驱动机构由势能块、二级定滑轮、主驱动轴、绕线轴、前轮、驱动轮、从动轮、线绳、小齿轮和大齿轮组成，前轮支架上安装前轮转向轴，前轮转向轴上安装前轮，势能支架的顶端安装二级定滑轮，主驱动轴支架上安装主驱动轴，驱动轴的两端分别安装主驱动轮和从动轮，主驱动轴的中间偏右位安装小齿轮，绕线轴的中间偏右处安装大齿轮，大齿轮的一侧端面上加工有绕线槽。绕线槽的左端是小皮带轮，与曲柄连杆连接的轴上安装有大皮带轮。小齿轮啮合大齿轮，小皮带轮通过皮带连接大皮带轮，线绳的一端连接势能块，线绳绕过二级定滑轮缠绕在绕线槽内，线绳的另一端通过二级定滑轮上的线孔定位；所述的转向机构由前轮转向轴、小齿轮、大齿轮和曲柄连杆组成，与前轴连接的曲柄滑块经关节球轴承联接连杆的一端，连杆的另一端经关节球轴承联接前轮转向轴。

其中，在小车上安装速度调节器，所述的速度调节器由二级定滑轮、线轮支架、绳轮轴组成，二级定滑轮通过线轮轴安装在线轮支架上，两根线绳分别绕过二级定滑轮的大小轮，减缓势能块下降速度。

其中，小车上配备两根皮带轴，每根皮带轴上装有皮带轮，大小皮带轮上分别有7个皮带槽，通过改变皮带在皮带轮的位置(即不同的槽)，从而来调节小车的绕行周期，共有7*7＝49种调节方式，可使得小车应变各种障碍间距的变化。

把一根线绳的一端连接在势能块上，旋转主驱动轮使势能块慢慢上升达到400mm高度，线绳顺势绕过二级定滑轮缠绕在定滑轮的小轮上定位，另一条线绳的一端通过绕线槽上的线孔缠绕固定，另一端与定滑轮的大轮上连接。小车准备完毕；启动时，通过调节曲柄滑块的垂直和水平把小车的前轮摆到最大角度即30度，然后起跑基准线和中心基准线与跑道上的起跑线和中心线对齐，再把小车的驱动轮端面边缘贴靠在角度调节板的长端面上，松开势能块使势能块下落，当势能块下降时带动大齿轮旋转，大齿轮一方面带动与之啮合的小齿轮一起旋转，另一方面通过皮带带动前大皮带轴，小齿轮带动驱动轴，驱动轴带动驱动轮使小车前行，大皮带轴带动曲柄连杆控制前轮行走角度。从而准确控制小车前行周期长度。

本发明具有以下优点：1、车架采用2A12硬铝合金从而减轻了车架的整体重量，减小了摩擦力带来的能量损耗，同时整体性好，易加工，降低了整体成本；2、小车采用皮带传动和齿轮传动相结合的传动模式，传动平稳无噪声，传递效率高，能保证瞬时传动比恒定，过载时还可保护零件不受损坏。3、车架上安装速度调节器，通过二级定滑轮，减小了线轮的传动比，实现线绳的二次变速，使重物基本上呈匀速下落，增强了小车行驶的稳定性；4、本发明结构简单，操作方便，成本低廉，行走距离较长，可达到30米以上；5、调节皮带在皮带轮的位置(及皮带槽),可准确控制小车前行周期长度；6、调节曲柄连杆长度，可准确的改变前轮转角的大小来控制小车的运动范围。

附图说明

图1为无碳小车示意图。

图2是无碳小车的结构示意图。

图3二级定滑轮结构示意图。

图4为小车驱动结构示意图。

图5为大齿轮结构示意图。

图6为小齿轮结构示意图。

图7为小车曲柄连杆结构示意图。

图8为小车前轮转向轴结构示意图。

图中1.二级定滑轮，2.势能块，3.线轮支架，4.势能支架，5.前轮转向轴轴套，6.前轮支架，7.前轮，8.关节球轴承，9曲柄连杆，10.底板，11.从动轮，12.小齿轮，13.大齿轮，14.绕线轴，15.绕线槽，16.主驱动轴，17.小皮带轮，18.大皮带轮，19.皮带，20.驱动轮，21.轴支撑板，22.线绳，23.线轮轴

具体实施方式

如图2-图8所示，在车架上安装驱动机构、转向机构构成无碳小车；所述的车架由底板10、线轮支架3、前轮支架6和势能支架4组成，底板10的前部垂直安装势能支架4，底板10的上方通过线轮轴14安装线轮支架3，底板10的前端安装前轮支架6；所述的驱动机构由势能块2、二级定滑轮1、主驱动轴16、绕线轴14、前轮7、驱动轮20、从动轮11、线绳22、小齿轮12和大齿轮13组成，前轮支架6上安装前轮转向轴，前轮转向轴上安装前轮7，势能支架4的顶端安装二级定滑轮1，主驱动轴支架上安装主驱动轴16，驱动轴16的两端分别安装驱动轮20和从动轮11，主驱动轴16的中间偏右位安装小齿轮12，绕线轴14的中间偏右处安装大齿轮13，大齿轮13的一侧端面上加工有绕线槽15。绕线槽15的左端是小皮带轮17，与曲柄连杆9连接的轴上安装有大皮带轮18。小齿轮12啮合大齿轮13，小皮带轮17通过皮带19连接大皮带轮18，线绳22的一端连接势能块2，线绳22绕过二级定滑轮1缠绕在绕线槽15内，线绳22的另一端通过二级定滑轮1上的线孔定位；所述的转向机构由前轮转向轴、小齿轮12、大齿轮13和曲柄连杆9组成，与前轴连接的曲柄滑块经关节球轴承8联接连杆的一端，连杆的另一端经关节球轴承8联接前轮转向轴。

其中，在小车上安装速度调节器，所述的速度调节器由二级定滑轮1、线轮支架3、绳轮轴14组成，二级定滑轮1通过线轮轴14安装在线轮支架3上，两根线绳22分别绕过二级定滑轮1的大小轮，减缓势能块下降速度。

其中，小车上配备两根皮带轴，每根皮带轴上联接有皮带轮，大皮带轮18和小皮带轮17上分别有7个皮带槽，通过改变皮带19在皮带轮的位置(即不同的槽)，从而来调节小车的绕行周期，共有7*7＝49种调节方式，可使得小车应变各种障碍间距的变化。

把一根线绳22的一端连接在势能块2上，旋转主驱动轮20使势能块2慢慢上升达到400mm高度，线绳22顺势绕过二级定滑轮1缠绕在定滑轮的小轮上定位，另一条线绳22的一端通过绕线槽15上的线孔缠绕固定，另一端与二级定滑轮1的大轮上连接。小车准备完毕；启动时，通过调节曲柄滑块的垂直和水平把小车的前轮7摆到最大角度即30度，然后起跑基准线和中心基准线与跑道上的起跑线和中心线对齐，再把小车的驱动轮20端面边缘贴靠在角度调节板的长端面上，松开势能块2使势能块2下落，当势能块2下降时带动大齿轮13旋转，大齿轮13一方面带动与之啮合的小齿轮12一起旋转，另一方面通过皮带19带动前大皮带轴，小齿轮12带动驱动轴16，驱动轴16带动驱动轮20使小车前行，大皮带轴带动曲柄连杆9控制前轮7行走角度。从而准确控制小车前行周期长度。

Claims (3)

1.一种“∽”形行走的越障无碳小车，其特征在于：在车架上安装驱动机构、转向机构构成无碳小车；所述的车架由底板10、线轮支架3、前轮支架6和势能支架4组成，底板10的前部垂直安装势能支架4，底板10的上方通过线轮轴14安装线轮支架3，底板10的前端安装前轮支架6；所述的驱动机构由势能块2、二级定滑轮1、主驱动轴16、绕线轴14、前轮7、驱动轮20、从动轮11、线绳22、小齿轮12和大齿轮13组成，前轮支架6上安装前轮转向轴，前轮转向轴上安装前轮7，势能支架4的顶端安装二级定滑轮1，主驱动轴支架上安装主驱动轴16，驱动轴16的两端分别安装驱动轮20和从动轮11，主驱动轴16的中间偏右位安装小齿轮12，绕线轴14的中间偏右处安装大齿轮13，大齿轮13的一侧端面上加工有绕线槽15。绕线槽15的左端是小皮带轮17，与曲柄连杆9连接的轴上安装有大皮带轮18。小齿轮12啮合大齿轮13，小皮带轮17通过皮带19连接大皮带轮18，线绳22的一端连接势能块2，线绳22绕过二级定滑轮1缠绕在绕线槽15内，线绳22的另一端通过二级定滑轮1上的线孔定位；所述的转向机构由前轮转向轴、小齿轮12、大齿轮13和曲柄连杆9组成，与前轴连接的曲柄滑块经关节球轴承8联接连杆的一端，连杆的另一端经关节球轴承8联接前轮转向轴。

2.根据权利要求1所述的一种“∽”形行走的越障无碳小车，其特征在于：其中，在小车上安装速度调节器，所述的速度调节器由二级定滑轮1、线轮支架3、绳轮轴14组成，二级定滑轮1通过线轮轴14安装在线轮支架3上，两根线绳22分别绕过二级定滑轮1的大小轮，减缓势能块下降速度。

3.根据权利要求1所述的一种“∽”形行走的越障无碳小车，其特征在于：其中，小车上配备两根皮带轴，每根皮带轴上联接有皮带轮，大皮带轮18和小皮带轮17上分别有7个皮带槽，通过改变皮带19在皮带轮的位置(即不同的槽)，从而来调节小车的绕行周期，共有7*7＝49种调节方式，可使得小车应变各种障碍间距的变化。