CN105617673B - 转向轮摆动角行程及周期精密可调的无碳小车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转向轮摆动角行程及周期精密可调的无碳小车。本发明包括小车机架、小车驱动机构、小车直行机构、小车转向机构；小车机架支承小车的各组成机构；小车驱动机构利用重物的重力势能，通过小车直行机构驱动小车前行，并且利用小车转向机构改变小车前行的方向。本发明通过将微分头进行改装，避免了以往小车调节时难度大的问题，将调节精度提升至微米级别，同时将调节进行比较详尽的分级，先由偏心度的大范围粗调，再由前微分桶粗调转动长度，精确调空程距离；然后再用后微分桶精确调整转动的角度大小，提高了调整的效率和精度。

Description

转向轮摆动角行程及周期精密可调的无碳小车

技术领域

本发明涉及一种转向轮摆动角度及摆动周期可调的无碳小车，尤其是可以比赛现场快速精确调节摆动角度及摆动周期的无碳小车。

背景技术

无碳小车比赛是让仅仅在重力势能驱动下的机械结构小车，沿着8字形或S形轨迹围绕呈直线排布的一定间距的障碍物行走。无碳小车比赛常常要求在改变被绕行障碍物间距情况下，比赛小车绕行距离或完整绕行障碍物的次数，为取得尽可能长的绕行距离及完整绕行次数，无碳小车需要具有调节其转向轮摆动角行程及摆动周期的机构，目前使用的无碳小车一般采用经验定性调节或者有级调节的办法，调节转向轮摆动角行程及周期，该方法无法精密连续调节转向轮摆动角行程及周期。

发明内容

为了解决现有技术无法精密连续在比赛现场调节无碳小车转向轮摆动角行程及周期，本发明提供一种可以在比赛现场，精密、连续、定量、粗微两级结合精密调节转向轮摆动角行程及周期的无碳小车。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：该无碳小车组成机构包括：小车机架、小车驱动机构、小车直行机构、小车转向机构。小车机架支承小车的各组成机构。小车驱动机构利用重物的重力势能，通过小车直行机构驱动小车前行，并且利用小车转向机构改变小车前行的方向。

小车机架包括底板、轴承座、固定角支座、线轨滑槽、支撑杆、上加固板、下加固板、顶板、小盖子、轴承、止推轴承、定滑轮轴、前叉轴承座、顶板螺钉、底板固定螺栓。

底板后端对称设置四个连接通孔，连接螺栓及螺母通过左后两连接通孔将左后轴承座固定连接到底板左后端；连接螺栓及螺母通过右后两连接通孔将右后轴承座固定连接到底板右后端。在左后轴承座及右后轴承座中分别开设轴承座孔，在左后轴承座及右后上端面开设有到轴承座孔的狭长槽，在左后轴承座孔及右后轴承座孔中分别设置滚动轴承。在左后及右后轴承座孔狭长槽一侧面设置光孔，另一侧设置螺纹孔，通过设置在左后及右后轴承座孔狭长槽两侧面的光孔及螺纹孔及螺栓，将左后及右后滚动轴承座狭长槽两边连接在一起，并通过轴承座狭长槽两侧的弹性变形分别将左后及右后滚动轴承固定在左后及右后滚动轴承座当中。同理，在后端适当靠前的地方对称设置四个连接通孔，底板固定螺栓将两个轴承座固定在底板后端适当靠前的部位，轴承座的结构原理同上。三个支柱大小长度一样，上下两头均攻丝有内螺纹。顶板为圆三角形，中心部位铣有以长方形槽；同时，顶板三个角的适当部位有三个通孔，在小车底板中心的位置设置三个通孔和顶板的通孔相对应，三根支撑杆的两端分别可以抵在底板和顶板的通孔处。另有两个加固环，一个为圆形，另一个为三角形，和顶板一样设有三个通孔，分别安装于三根立柱的中间和下面部位。小盖子中间部位对应位置各有两个通孔，和定滑轮轴过盈配合。在小车底板下面中心偏左后部位设有一个轴承座，固定方式和结构原理和上面所述相同；在此轴承座左边有一较小通槽，左边有一较大的通槽，大小分别以不干涉皮带和转型装置的运动的条件而设计。在底板右后边位置有两个通孔，通过螺钉固定下面的固定角支座。固定角支座呈直角型，上面设有两个通孔与底板对应的通孔相对应，下侧面则设置两个螺纹孔固定线轨的滑槽，用以固定线轨滑槽。底板右前部位设有一个轴承座，固定方式和结构原理和上面轴承座相同，但通孔较为光滑。在底板的正前方部位上面设有两个通孔，呈左右对称分布，与前轴承座左右两边的通孔相对应，中间则设有一通孔与轴承座中间孔相对应。轴承座形状为各个棱角被适当倒圆的菱形，在较长的对角线两端适当部位有两个通孔，用螺钉和底板固定 ，中间设有通孔让前叉顶端通过，上下设置直推轴承来限制前叉的上下运动。

小车的驱动机构包括重物、重物螺钉、牵引线、前定滑轮、后定滑轮、启动器紧定螺钉、启动器。

驱动机构中的重物呈圆柱形，其一端设有一螺纹孔，和重物螺钉相配合。两个定滑轮中间有一细长的圆形槽，牵引线为一条细长的且有较好强度的线，另一端系在启动器紧定螺钉上。启动器整体呈圆台型，上面设有设计好的螺旋槽。

小车直行机构包括驱动器轴、大齿轮、小齿轮、左后轮轴、差速器、右后轮轴、法兰盘、后轮、固定螺钉。

启动器轴和大齿轮过盈配合，大齿轮在启动器靠右的部位。与大齿轮啮合的小齿轮也过盈配合在右后轮轴的偏右位置。法兰盘为两个同心凸台圆柱体所组成，中间设有通孔，用以和轴连接。后轮中心有一较大孔，和法兰盘小凸台相配合；同时在该孔周围均布三个螺纹孔，和后轮上中心位置的三个小孔相对应。左右后轮轴有特定的长度，一端端面设有螺纹孔，另一端端为平面。差速器为一般样式的锥齿轮差速器，外形为两个圆柱体的叠加。

小车转向机构由转向轮摆角行程及周期精密可调子机构组成。转向轮粗调整子机构由偏心块法兰盘，偏心块微分头，偏心块，偏心块固定螺钉，偏心调节螺钉，滑槽组成；转向轮摆角周期精调整子机构由后推杆，后微分桶，前微分桶，前推杆，空程推杆，前端线，线轨组成；转向驱动部分由小带轮，皮带，大带轮，偏心块轴组成；转向执行机构由前叉固定螺钉，前叉，前轮轴，前轮组成。

小带轮为一个圆轮，中间打孔，大小精度和启动器轴过盈配合；轮缘上铣有圆弧槽，和皮带相配合。小带轮为一个圆轮，中间打孔，大小精度和偏心块轴过盈配合；轮缘上铣有圆弧槽，和皮带相配合。偏心块法兰盘为一长方体中心有一圆孔，大小和偏心块轴相对应，同时在对角有两个螺纹孔。偏心块为一长方体，对角设有通孔，和偏心块法兰盘上面的螺纹孔相对应，短边一面的中心有一孔，和微分头的一端大小相对应；偏心块顶面中间设有一较深的槽，此槽和孔相通。偏心调节螺钉为一个普通螺钉和轴承的组合体，其中轴承的内圆和螺钉刚性连接。滑槽为扁长的O型，中间有一前后相通的槽，两侧各有一小凸台，上面各有一个螺纹孔。线轨为一细长的类似工字型材质，一端有一螺柱，和滑槽凸台上的螺纹孔相对应。后推杆上有一螺柱，滑槽凸台上的螺纹孔相对应。前微分桶和后微分桶均是微分头的改装，上面有微分刻度，通过旋转可调节其尺寸长度的大小。前推杆由一细长的顶针改造，可在空程推杆空腔内前后运动。空程推杆一头由端面向内掏空，另一头铣出一个平面，并在上面打上螺纹孔。前端线规为一个工字型的轨芯和轨套配合而成，中间有滚动的钢柱以减少摩擦。前叉上端较细，和止推轴承相配合，中间在径向方向铣有一槽，上面打一螺纹孔，用以前端线轨的固定和运动；另一端在轴向方向铣一槽，并在靠近端面的适当部位打一通孔，大小和前轮轴可以过盈配合。前轮为一圆盘形轮，中间有凸台，土台上面打有通孔，通孔的大小和前轮轴可以过盈配合。

本发明的有益效果：本发明通过将微分头进行改装，避免了以往小车调节时难度大的问题，将调节精度提升至微米级别，同时将调节进行比较详尽的分级，先由偏心度的大范围粗调，再由前微分桶粗调转动长度，精确调空程距离；然后再用后微分桶精确调整转动的角度大小，提高了调整的效率和精度。

附图说明

图1是本发明的整体外形图。

图2是机架机构图。

图3是驱动机构图。

图4是直行机构图。

图5是转向机构图。

图6是偏心微调机构图。

图中1.重物，2.重物螺钉，3.牵引绳，4.前定滑轮，5.支撑杆，6.下加固板，7.上加固板，8.顶板，9.小盖子，10.定滑轮轴，11.顶板螺钉，12.后定滑轮，13.启动器，14.启动器紧定螺钉，15.启动器轴，16.轴承座，17.底板固定螺栓，18.轴承，19.大齿轮，20.小齿轮，21.右后轮轴，22.差速器，23.左后轮轴，24.后轮法兰盘，25.固定螺钉，26.后轮，27.小带轮，28.皮带，29.大带轮，30.偏心轮轴，31.偏心块法兰盘，32.偏心块微分头，33.偏心块，34.偏心块固定螺钉，35.偏心调节螺钉，36.滑槽，37.线轨，38.线轨滑槽，39.后推杆，40.后微分桶，41.前微分桶，42.前推杆，43.空程推杆，44.前端线轨，45.前端固定销，46. 固定角支座，47. 下止推轴承，48.前叉轴承座，49.上止推轴承，50.底板，51.前叉，52.前轮轴，53.前轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，底板50通过底板固定螺栓17和轴承座16螺栓连接，在轴承座孔中有轴承18被压紧，三根支撑杆5两端通过螺纹连接与顶板8和底板刚性连接，顶板8上有顶板螺钉与支撑杆5配合。下加固板6和上加固板7套在三根支撑杆上，两个小盖子9通过强力胶刚性连接在顶板8上面，定滑轮轴10穿过小盖子上面的两个对应小孔，和小盖子刚性固定在一起；前定滑轮4和后定滑轮12的内径与定滑轮轴轴过盈配合，前叉轴承座48通过底板固定螺栓和底板刚性连接，固定角支座46通过底板固定螺栓和底板刚性连接，共同构成小车的机架。

如图1和图3所示，重物1和重物螺钉2通过螺纹连接，牵引绳3一端系在重物螺钉上，跨过前定滑轮4和后定滑轮12中间的凹槽，另一端系在启动器13紧定螺钉14上，一共构成小车的驱动机构。

如图1和图4所示，启动器轴15和轴承18的内圈过盈配合连接，大齿轮19紧定固定在启动器轴上，和紧定固定在右后轮轴21上的小齿轮20相啮合，右后轮轴一端和差速器22紧定连接，另一端则和法兰盘过盈配合，端面的固定螺钉25来调节轴与后轮法兰盘24的配合间距。后轮法兰盘则通过固定螺钉和后轮26固定刚性连接。同理，左后轮轴23一端和差速器紧定连接，另一端和后轮法兰盘24过盈连接，端面上的固定螺钉调节左后轮轴和后轮法兰盘的配合间距。共同组成小车的直行机构

如图1和图5所示，小带轮27与启动器轴过盈配合，刚性固定在启动器轴上；通过皮带28将转动传递到大带轮29上。大带轮则和偏心轮轴30过盈配合。偏心轮轴一端和偏心块法兰盘31刚性连接，另一端和轴承18内孔过盈配合在一起。偏心块33通过偏心块固定螺钉34刚性固定在偏心块法兰盘上，偏心调节螺钉35深入偏心块的凹槽里，通过压紧的方式固定偏心位置，偏心块微分头32刚性固定在偏心块一端，推杆深入偏心块的凹槽里，紧紧顶住偏心调节螺钉，偏心调节螺钉上面的轴承外圈嵌入在滑槽36的槽内。滑槽两侧与线轨37和后推杆39刚性连接，线轨和线轨滑槽38配合，后推杆39则通过螺纹连接与后微分桶40、前微分桶41和前推杆42连成一线，前推杆在空程推杆43的空程滑槽内有限制地运动，空程推杆通过和轴承座16孔配合，最终由固定角支座46和轴承座16孔共同提供支撑力。空程推杆通过前端固定销45与前端线轨44一端连接，另一端通过前端固定销和前叉51固定在一起。前叉上部通过上止推轴承49和下止推轴承47固定在前叉轴承48的轴承孔内，下面则与前轮轴52过盈配合。前轮53通过轴承18和前轮轴固定在一起。以上共同组成小车的转向机构。

如图1和图6所示，小车的两个后轮26与前轮53三点为小车支撑与运动的机构，当处于三根支撑杆之间的重物开始下落，通过重物螺钉拉动牵引绳运动，经前定滑轮和后定滑轮的作用运动方向改变，拉动启动器运动，进而带动启动器轴转动。启动器轴转动一方面带动大齿轮转动，通过小齿轮使右后轮轴转动，右后轮轴的转动使得右边的一后轮转动，同时通过差速器将部分转动传动到左后轮轴上，进而带动左边的一后轮转动，最终形成小车前进的动力；另一方面带动小带轮转动，通过皮带和大带轮将转动传递到偏心轮轴上，进而使得和偏心轮轴刚性连接在一起的偏心块法兰盘转动，使得偏心块上的偏心调节螺钉做偏心运动，推动滑槽做有规律的前后往复运动，进而推动前推杆在空程推杆里运动，推动和拉动空程推杆做往复运动，进而通过前端线轨使得前叉左右有规律地转动，完成前轮的转向。

其中通过把偏心调节螺钉拧松，由偏心块微分头调整偏心调节螺钉的偏心距后，再拧紧偏心调节螺钉完成偏心距的调节，即完成粗调。转动后微分桶可调整后推杆的长度，调整转向的角度大小，前微分桶调整前推杆在空程推杆的空程滑槽内的长度，调整小车空程运动时间和转向的角度大小。使用时先通过调节偏心距完成小车大体运动轨迹，再调整前微分桶，使得小车空程运动时间运动准确，再进一步调整后推杆的长度，完成精调，最终完成所需轨迹的具体调节。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.转向轮摆动角行程及周期精密可调的无碳小车，其特征在于：包括小车机架、小车驱动机构、小车直行机构、小车转向机构；小车机架支承小车的各组成机构；小车驱动机构利用重物的重力势能，通过小车直行机构驱动小车前行，并且利用小车转向机构改变小车前行的方向；

小车机架包括底板、轴承座、固定角支座、线轨滑槽、支撑杆、上加固板、下加固板、顶板、小盖子、轴承、止推轴承、定滑轮轴、前叉轴承座、顶板螺钉、底板固定螺栓；

底板后端对称设置四个连接通孔，连接螺栓及螺母通过左后两连接通孔将左后轴承座固定连接到底板左后端；连接螺栓及螺母通过右后两连接通孔将右后轴承座固定连接到底板右后端；在左后轴承座及右后轴承座中分别开设轴承座孔，在左后轴承座及右后上端面开设有到轴承座孔的狭长槽，在左后轴承座孔及右后轴承座孔中分别设置滚动轴承；在左后及右后轴承座孔狭长槽一侧面设置光孔，另一侧设置螺纹孔，通过设置在左后及右后轴承座孔狭长槽两侧面的光孔及螺纹孔及螺栓，将左后及右后滚动轴承座狭长槽两边连接在一起，并通过轴承座狭长槽两侧的弹性变形分别将左后及右后滚动轴承固定在左后及右后滚动轴承座当中；同理，在后端靠前的地方对称设置四个连接通孔，底板固定螺栓将两个轴承座固定在底板后端靠前的部位；三个支柱大小长度一样，上下两头均攻丝有内螺纹；顶板为圆三角形，中心部位铣有长方形槽；同时，顶板三个角的适当部位有三个通孔，在小车底板中心的位置设置三个通孔和顶板的通孔相对应，三根支撑杆的两端分别可以抵在底板和顶板的通孔处；另有两个加固环，一个为圆形，另一个为三角形，和顶板一样设有三个通孔，分别安装于三根立柱的中间和下面部位；小盖子中间部位对应位置各有两个通孔，和定滑轮轴过盈配合；在小车底板下面中心偏左后部位设有一个轴承座；在此轴承座左边有一小通槽，左边有一大的通槽，大小分别以不干涉皮带和转型装置的运动的条件而设计；在底板右后边位置有两个通孔，通过螺钉固定下面的固定角支座；固定角支座呈直角型，上面设有两个通孔与底板对应的通孔相对应，下侧面则设置两个螺纹孔用以固定线轨滑槽；底板右前部位设有一个轴承座；在底板的正前方部位上面设有两个通孔，呈左右对称分布，与前轴承座左右两边的通孔相对应，中间则设有一通孔与轴承座中间孔相对应；轴承座形状为各个棱角被倒圆的菱形，在较长的对角线两端适当部位有两个通孔，用螺钉和底板固定 ，中间设有通孔让前叉顶端通过，上下设置直推轴承来限制前叉的上下运动；

小车的驱动机构包括重物、重物螺钉、牵引线、前定滑轮、后定滑轮、启动器紧定螺钉、启动器；

驱动机构中的重物呈圆柱形，其一端设有一螺纹孔，和重物螺钉相配合；两个定滑轮中间有一细长的圆形槽，牵引线为一条细长的且有强度的线，另一端系在启动器紧定螺钉上；启动器整体呈圆台型，上面设有设计好的螺旋槽；

小车直行机构包括驱动器轴、大齿轮、小齿轮、左后轮轴、差速器、右后轮轴、法兰盘、后轮、固定螺钉；

启动器轴和大齿轮过盈配合，大齿轮在启动器靠右的部位；与大齿轮啮合的小齿轮也过盈配合在右后轮轴的偏右位置；法兰盘为两个同心凸台圆柱体所组成，中间设有通孔，用以和轴连接；后轮中心有一大孔，和法兰盘小凸台相配合；同时在该孔周围均布三个螺纹孔，和后轮上中心位置的三个小孔相对应；

小车转向机构中的转向轮粗调整子机构由偏心块法兰盘、偏心块微分头、偏心块、偏心块固定螺钉、偏心调节螺钉、滑槽组成；转向轮摆角周期精调整子机构由后推杆、后微分桶、前微分桶、前推杆、空程推杆、前端线、线轨组成；转向驱动部分由小带轮、皮带、大带轮、偏心块轴组成；转向执行机构由前叉固定螺钉、前叉、前轮轴、前轮组成；

小带轮为一个圆轮，中间打孔，和启动器轴过盈配合；轮缘上铣有圆弧槽，和皮带相配合；小带轮为一个圆轮，中间打孔，和偏心块轴过盈配合；轮缘上铣有圆弧槽，和皮带相配合；偏心块法兰盘为一长方体中心有一圆孔，和偏心块轴相对应，同时在对角有两个螺纹孔；偏心块为一长方体，对角设有通孔，和偏心块法兰盘上面的螺纹孔相对应，短边一面的中心有一孔，和微分头的一端大小相对应；偏心块顶面中间设有一较深的槽，此槽和孔相通；偏心调节螺钉为一个螺钉和轴承的组合体，其中轴承的内圆和螺钉刚性连接；滑槽为扁长的O型，中间有一前后相通的槽，两侧各有一小凸台，上面各有一个螺纹孔；线轨为一细长的工字型材质，一端有一螺柱，和滑槽凸台上的螺纹孔相对应；后推杆上有一螺柱，滑槽凸台上的螺纹孔相对应；前微分桶和后微分桶均是微分头的改装，上面有微分刻度，通过旋转可调节其尺寸长度的大小；前推杆由一细长的顶针改造，可在空程推杆空腔内前后运动；空程推杆一头由端面向内掏空，另一头铣出一个平面，并在上面打上螺纹孔；前端线轨为一个工字型的轨芯和轨套配合而成，中间有滚动的钢柱以减少摩擦；前叉上端较细，和止推轴承相配合，中间在径向方向铣有一槽，上面打一螺纹孔，用以前端线轨的固定和运动；另一端在轴向方向铣一槽，并在靠近端面的部位打一通孔，大小和前轮轴可以过盈配合；前轮为一圆盘形轮，中间有凸台，凸台上面打有通孔，通孔的大小和前轮轴可以过盈配合。