CN106621358B - 8字形行走的无碳小车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种8字形行走的无碳小车，包括车架和设于车架上的重力机构、驱动传动机构、凸轮机构、转向机构；所述重力机构包括立筒、双联轮、柔性线绳、势能块、绕线轴；所述驱动传动机构包括驱动齿轮、从动齿轮、右后轮轴、右后轮、左后轮轴、左后轮；所述凸轮机构包括凸轮、推杆组件；所述转向机构包括线性轴承、第一摆角调节、第一千分尺测微头、摆角滑槽、第二摆角调节、摆角滑块、第二分尺测微头、前车轮。本无碳小车设置传动比为1:3.76的一级传动齿轮，结构简单紧凑、制作成本低，采用双联轮转换，重力势能利用率高，小车行走的距离长；采用两个千分尺结合线性轴承，便于拆装和调试，且调节精准、误差小，运行轨迹精确。

Description

8字形行走的无碳小车
技术领域
本发明涉及一种机械竞赛用车，具体涉及一种8字形行走的无碳小车。
背景技术
无碳小车是一种利用重力势能为唯一能量的、具有连续避障功能的三轮小车。对于8字项目无碳小车，大赛要求小车具有调距功能，在重力作用下，可以准确重复地走出8字轨迹。小车的能量是1kg的势能块下降 400mm所提供的动能，桩距范围为300mm～500mm。在以上条件下，想要提高小车竞赛成绩，必须注意以下几点：首先，因为提供的能量相同，要想绕行的圈数更多，就要考虑减少小车重量和摩擦能量损失。但是减少的重量太多又会使小车抓地力不足而产生轨迹偏移，影响竞赛成绩。其次，小车从设计，加工再到装配等一系列过程中，会产生不可避免的误差，影响小车轨迹的准确性，所以必须设计一种可调节转向摆角大小的微调机构，人为手动地减小误差，保证小车的竞赛成绩。最后，小车必须具备有可实现变距的调距机构，以满足不同桩距的竞赛要求。传统的8字形路径行走无碳小车存在结构复杂、重力势能利用率低、启动力矩不平稳、易翻车、运动轨迹准确性差、调节精准度低等等缺点。
中国申请号为2015202523884的发明，公开了一种8字轨迹重力势能无碳小车，包括重力组件、凸轮轴组件、转向微调机构、四级变速机构。转向微调机构包括固定支座、前轮立轴、转向固定架、前轮、前轮支架、支板、第二刻度盘、第二锁紧螺母、摆杆、摆杆轴、轴承座、导轨、第一锁紧螺母、第一刻度盘、立轴旋转座、齿轮、第二丝杠、滑动杆、第一固定块、第二固定块、第二丝母、齿条、第一丝母、第一丝杠。四级变速机构包括中齿轮、小齿轮、滑移齿轮、滑移齿轮轴、可调支杆、锁紧旋钮、内支架、固定块、驱动轴、小驱动齿轮、大驱动齿轮、齿轮轴、大齿轮、驱动轮、中驱动齿轮、支柱、外支架。该小车虽节能环保、误差小、运行轨迹准确，但仍存在以下缺陷：该无碳小车包括重力组件、凸轮轴组件、转向微调机构、四级变速机构四个部件，结构复杂、难以制造，四级变速机构包括多个齿轮，齿轮多、增加制作成本，且多级传动降低了重力势能的利用率，缩短小车的行走距离。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种8字形行走的无碳小车，本无碳小车设置传动比为1:3.76的一级传动齿轮，结构简单紧凑、制作成本低，采用双联轮转换，重力势能利用率高，小车行走的距离长。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案：
8字形行走的无碳小车，包括车架和设于车架上的重力机构、驱动传动机构、凸轮机构、转向机构；所述重力机构包括设于车架上的立筒、设于立筒顶端的双联轮，该双联轮上缠绕一柔性线绳，该柔性线绳一端连接有一势能块、另一端缠绕在绕线轴上；所述驱动传动机构包括设于绕线轴一端的驱动齿轮、与驱动齿轮啮合的从动齿轮，且所述从动齿轮与所述驱动齿轮的传动比为1:3.76，所述从动齿轮套设在固定于车架上的右后轮轴上，该右后轮轴的一端设有作为驱动轮的右后轮，所述驱动传动机构还包括固定于车架上的左后轮轴和设于左后轮轴上的作为从动轮的左后轮，且所述右后轮、左后轮对称设于立筒的两侧；所述凸轮机构包括设于绕线轴另一端的凸轮，所述凸轮通过轴承套连接有一滚子，该滚子与固定于车架上、且呈倒L型的推杆组件连接；所述转向机构包括设于推杆组件上的线性轴承，所述线性轴承包括滑块和设于滑块下的圆柱形滑轨，所述线性轴承一侧设有用于对中性调节的摆角调节杆，该摆角调节杆与第一千分尺测微头连接，且所述线性轴承、第一千分尺测微头均与用于改变摆角大小的摆角组件垂直连接，所述摆角组件从下往上依次设有摆角滑槽、第二摆角调节、摆角滑块，且所述第二摆角调节内设有第二分尺测微头，所述摆角组件的下方连接一穿进车架前端下的前叉套，该前叉套两侧设有前车轮支撑，两前车轮支撑之间连接有一转轴，该转轴上设有一前车轮。
作为优选技术方案，为了限制无碳小车整体的重量，减小摩擦力，使无碳小车尽量匀速平稳运行，确保运动轨迹的准确性高，所述车架是由航空铝合金材料制成的。
作为优选技术方案，为了进一步减轻车架的重量，减小摩擦力，同时使前车轮转动更加灵敏，有效提高无碳小车运行轨迹的精确度，所述车架前端、前车轮支撑上均开设有孔洞。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1、设置传动比为1:3.76的一级传动齿轮，改变现有多级传动的结构，结构简单紧凑、制作成本低，采用双联轮转换，重力势能利用率高，小车行走的距离长；采用两个千分尺结合线性轴承，便于拆装和调试，且调节精准、误差小，确保8字形运行轨迹精确。
2、车架由航空铝合金材料制成，无碳小车整体质量轻，有效减小摩擦力，使无碳小车尽量匀速平稳运行，确保运动轨迹的准确性高。
3、车架前端、前车轮支撑上均开设有孔洞，进一步减轻车架的重量，减小摩擦力，同时使前车轮转动更加灵敏，有效提高无碳小车运行轨迹的精确度。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
附图标号：1、车架，2、立筒，3、双联轮，4、绕线轴，5、驱动齿轮，6、从动齿轮，7、右后轮轴，8、右后轮，9、左后轮轴，10、左后轮， 11、凸轮，12、推杆组件，13、滑块，14、圆柱形滑轨，15、第一摆角调节，16、第一千分尺测微头，17、摆角滑槽，18、第二摆角调节，19、摆角滑块，20、第二千分尺测微头，21、前叉套，22、前车轮支撑，23、前车轮。
具体实施方式
如图1、和2所示提出本发明一种具体实施例，8字形行走的无碳小车，包括车架1和设于车架1上的重力机构、驱动传动机构、凸轮机构、转向机构；所述重力机构包括设于车架1上的立筒2、设于立筒2顶端的双联轮3，该双联轮3上缠绕一柔性线绳，该柔性线绳一端连接有一势能块、另一端缠绕在绕线轴4上，本发明设置势能块为重锤；所述驱动传动机构包括设于绕线轴4一端的驱动齿轮5、与驱动齿轮5啮合的从动齿轮 6，且所述从动齿轮6与所述驱动齿轮5的传动比为1:3.76，所述从动齿轮 6套设在固定于车架1上的右后轮轴7上，该右后轮轴7的一端设有作为驱动轮的右后轮8，所述驱动传动机构还包括固定于车架1上的左后轮轴 9和设于左后轮轴9上的作为从动轮的左后轮10，所述右后轮8、左后轮 10对称设于立筒2的两侧、且其的直径大小相同；所述凸轮机构包括设于绕线轴4另一端的凸轮11，所述凸轮通过轴承套连接有一滚子，该滚子与固定于车架上、且呈倒L型的推杆组件12连接；所述转向机构包括设于推杆组件12上的线性轴承，所述线性轴承包括滑块13和设于滑块13下的圆柱形滑轨14，所述线性轴承一侧设有用于对中性调节的第一摆角调节 15，该第一摆角调节杆15与第一千分尺测微头16连接，且所述线性轴承、第一千分尺测微头16均与用于改变摆角大小的摆角组件垂直连接，所述摆角组件从下往上依次设有摆角滑槽17、第二摆角调节18、摆角滑块19，且所述第二摆角调节18内设有第二分尺测微头20，所述摆角组件的下方连接一穿进车架1前端下的前叉套21，该前叉套21两侧设有前车轮支撑 22，两前车轮支撑22之间连接有一转轴，该转轴上设有一前车轮23。本实施例设置小车完成一个8字形轨迹周期的运行，弧长近似为1.89m，在此过程中小车前车轮23完成8字形轨迹需要的转向，以满足小车重复绕障的要求。假设右后轮8、左后轮10的直径为160mm，可计算出小车行走一个周期，后轮转过的圈数为n＝1.89m/0.16兀m＝3.76圈，即小车右后轮8、左后轮10与前车轮23转向要通过1：3.76倍的速比减速后，再驱动前车轮23转向，才能满足8字形轨迹的重复绕障。
所述车架1是由硬铝合金材料制成的，硬铝合金的密度相对较小，有效减轻无碳小车整体的重量，从而减小无碳小车与地面的摩擦力，使无碳小车尽量匀速平稳运行，确保运动轨迹的准确性高。
所述车架1前端、前车轮支撑22上均开设有孔洞，进一步减轻车架1 的重量，减小摩擦力，同时使前车轮23转动更加灵敏，有效提高无碳小车运行轨迹的精确度。
本发明使用时：由势能块的重力通过柔性线绳的缠绕将势能转化而来的动能带动绕线轴4旋转，同时带动在绕线轴4上两端的驱动齿轮5和凸轮11转动，驱动齿轮5通过齿轮传动将动力传递给从动齿轮6，从动齿轮 6通过右后轮轴7带动右后轮8转动，左后轮10也跟着转动，进而驱动小车前进。在凸轮11随着绕线轴4同步转动时，嵌入凸轮11槽中的滚子带动线性轴承上的滑块13前后移动，使推杆组件12前后移动，从而使摆角调节15得到动力，推动与其垂直连接的摆角组件中的转角滑槽17做间歇转动，进而改变前车轮23的摆角来实现前车轮23的转向。在转向过程中摆角的大小由第二千分尺测微头20来实现微调，决定了小车行走轨迹的周长，小车与障碍物之间的距离增大提高绕障性能。为了调整小车行走轨迹的一致性，实现绕中心旋转微量调节，利用第一千分尺测微头16来实现，使小车自动绕8字形的轨迹行驶，来绕开障碍物。
当然，上面只是结合附图对本发明优选的具体实施方式作了详细描述，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明的原理、构造以及结构所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.8字形行走的无碳小车，包括车架(1)和设于车架(1)上的重力机构、驱动传动机构、凸轮机构、转向机构；其特征在于：所述重力机构包括设于车架(1)上的立筒(2)、设于立筒(2)顶端的双联轮(3)，该双联轮(3)上缠绕一柔性线绳，该柔性线绳一端连接有一势能块、另一端缠绕在绕线轴(4)上；所述驱动传动机构包括设于绕线轴(4)一端的驱动齿轮(5)、与驱动齿轮(5)啮合的从动齿轮(6)，且所述从动齿轮(6)与所述驱动齿轮(5)的传动比为1:3.76，所述从动齿轮(6)套设在固定于车架(1)上的右后轮轴(7)上，该右后轮轴(7)的一端设有作为驱动轮的右后轮(8)，所述驱动传动机构还包括固定于车架(1)上的左后轮轴(9)和设于左后轮轴(9)上的作为从动轮的左后轮(10)，且所述右后轮(8)、左后轮(10)对称设于立筒(2)的两侧；所述凸轮机构包括设于绕线轴(4)另一端的凸轮(11)，所述凸轮(11)通过轴承套连接有一滚子，该滚子与固定于车架(1)上、且呈倒L型的推杆组件(12)连接；所述转向机构包括设于推杆组件(12)上的线性轴承，所述线性轴承包括滑块(13)和设于滑块(13)下的圆柱形滑轨(14)，所述线性轴承一侧设有用于对中性调节的第一摆角调节(15)，该第一摆角调节(15)与第一千分尺测微头(16)连接，且所述线性轴承、第一千分尺测微头(16)均与用于改变摆角大小的摆角组件垂直连接，所述摆角组件从下往上依次设有摆角滑槽(17)、第二摆角调节(18)、摆角滑块(19)，且所述第二摆角调节(18)内设有第二分尺测微头(20)，所述摆角组件的下方连接一穿进车架(1)前端下的前叉套(21)，该前叉套(21)两侧设有前车轮支撑(22)，两前车轮支撑(22)之间连接有一转轴，该转轴上设有一前车轮(23)；
所述车架(1)是由航空铝合金材料制成的；
所述车架(1)前端、前车轮支撑(22)上均开设有孔洞；
由势能块的重力通过柔性线绳的缠绕将势能转化而来的动能带动绕线轴(4)旋转，同时带动在绕线轴(4)上两端的驱动齿轮(5)和凸轮(11)转动，驱动齿轮(5)通过齿轮传动将动力传递给从动齿轮(6)，从动齿轮(6)通过右后轮轴(7)带动右后轮(8)转动，左后轮(10)也跟着转动，进而驱动小车前进，在凸轮(11)随着绕线轴(4)同步转动时，嵌入凸轮(11)槽中的滚子带动线性轴承上的滑块(13)前后移动，使推杆组件(12)前后移动，从而使第一 摆角调节(15)得到动力，推动与其垂直连接的摆角组件中的摆 角滑槽(17)做间歇转动，进而改变前车轮(23)的摆角来实现前车轮(23)的转向。
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