CN107233737A - 采用弹力绳绕轮法自动阻尼减速的无碳小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用弹力绳绕轮法自动阻尼减速的无碳小车，包括车架、齿轮传动机构、势能传动机构以及阻尼减速机构；齿轮传动机构包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，大齿轮和小齿轮的右端各设有绕线轮；势能传动机构包括主线、重砣和V形滑轮，主线的下端设有环形圈，套绕在大齿轮的绕线轮上，主线中部设有限位扣；阻尼减速机构包括弹力阻尼绳、阻尼滑轮和拉力线，阻尼滑轮的左侧和右侧均设有绕线轮，拉力线的上下两端均设有环形圈，上环形圈套绕在阻尼滑轮左侧绕线轮上，下环形圈套绕在小齿轮的绕线轮上；本发明解决了无碳小车下坡时的失速问题；避免了在“0”字环形赛道上方向失控或行驶失稳的发生；小车运行自动灵活，具有优良的适时自动性能。

Description

采用弹力绳绕轮法自动阻尼减速的无碳小车

技术领域

本发明涉及无碳小车的结构和控制，尤其涉及一种采用弹力绳绕轮法自动阻尼减速的无碳小车。

背景技术

随着人们节能环保意识的提升，更洁净、更环保、更节能、更高效的无碳理念被推上了研究的热潮。无碳小车为一种基于重力势能实现驱动和方向控制的机械装置，是由国家教育部门举办的全国性大学生科技创新活动，是各大院校大学生工程素质能力的体现。第四届是以前三届“S”和“8”字形绕桩行驶的基础上，新增了在“0”字环形赛道上，随机设定间断式避障墙和上下坡道等路障的位置为竞赛主题，使前三届不具爬坡能力的参赛小车，无法满足在上下坡道上对所需驱动力进行自动调节，极易导致因小车下坡时失速造成行驶方向漂移和侧翻等情况的发生，严重影响参赛小车行驶的技术性能和避障能力。

发明内容

发明目的：本发明的目的是基于现有技术存在的问题，提供一种采用弹力绳绕轮法进行自动阻尼减速，从而有效制约小车行驶方向不稳、漂移和侧翻等现象的无碳小车。

技术方案：一种采用弹力绳绕轮法自动阻尼减速的无碳小车，包括车架、安装在车架上的齿轮传动机构、用于驱动齿轮传动机构转动的势能传动机构，以及用于自动减速并分别与势能传动机构和齿轮传动机构连接的阻尼减速机构；所述齿轮传动机构包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮的右端设有第一绕线轮，小齿轮的右端设有第二绕线轮；所述势能传动机构包括主线、固定在主线上端的重砣和用于悬挂重砣的V形滑轮，所述主线的下端设有第一环形圈，其套绕在大齿轮的第一绕线轮的挂线槽上，主线中部设有限位扣；所述阻尼减速机构包括弹力阻尼绳、阻尼滑轮和拉力线，所述阻尼滑轮的左侧和右侧均设有绕线轮，所述拉力线的上下两端分别设有上环形圈和下环形圈；其中，上环形圈套绕在阻尼滑轮左侧绕线轮的挂线槽上，下环形圈套绕在小齿轮的第二绕线轮的挂线槽上。

所述弹力阻尼绳包括左阻尼线、与左阻尼线连接的弹力圈以及与弹力圈连接的右阻尼线；其中，左阻尼线滑动套设在主线的限位扣以上的线段处。

所述左阻尼线的左端通过第二环形圈滑动套绕在主线的限位扣以上的线段处；所述右阻尼线的右端设有第三环形圈，该第三环形圈套绕在阻尼滑轮右侧绕线轮的挂线槽上。

所述弹力阻尼绳的弹力圈分别与左阻尼线和右阻尼线固定连接或用S形挂钩连接。

所述限位扣与主线固定扣结。

所述拉力线的长度由无碳小车起步点到坡底距离的传动比确定；所述弹力阻尼绳的长度为拉力线的长度减去坡道所用拉力线长度

工作原理：本发明以势能传动机构的驱动大齿轮转动，并带动后轮轴上的小齿轮旋转，主线上的限位扣移动的线速度与小齿轮的线速度产生不同的传动比，弹力阻尼绳在双向受力伸长的作用下，重砣下降线速度和后轮轴上的小齿轮线速度之差在单位时间内形成相互制约，本发明采用驱动轮轴上的小齿轮和重锤上的主线形成两个不同方式的运动状态，产生两个不同运动方向的力，使弹力阻尼绳让小齿轮与重砣运动的力相互制约，在小车下坡时，各自的运动速度受到有效的阻尼控制，形成阻尼减速效应，达到自动阻尼减速的目的。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优势：1、有效解决了行驶中的无碳小车在下坡时由于失速造成超出小车安全行驶速度的问题；2、有效避免了在“0”字环形赛道上规避间断式障碍墙时方向失控或行驶失稳的发生；3、原理新颖、结构简单，小车运行自动灵活，具有优良的适时自动性能。

附图说明

图1为本发明的优选实施例的结构主视图；

图2为S形挂钩的结构示意图；

图3为图1中A处的局部剖视放大图；

图4为图1中B处的局部剖视放大图；

图5为图1中C处的局部剖视放大图；

图6为图4中D处的局部剖视放大图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。应理解本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例：

如图1所示，一种采用弹力绳绕轮法自动阻尼减速的无碳小车，由齿轮传动机构、驱动齿轮传动机构运转的势能传动机构以及用于自动减速的阻尼减速机构组成。

所述齿轮传动机构由安装在车架2上的相互啮合的大齿轮1小齿轮17组成，所述大齿轮1的右端设有第一绕线轮，小齿轮17的右端设有第二绕线轮，第一绕线轮和第二绕线轮均设有绕线槽；图4为图1中B处的局部剖视放大图，图5为图1中C处的局部剖视放大图。

所述势能传动机构包括主线4、重砣6和V形滑轮7，主线4下端设有第一环形圈，其套绕在大齿轮1的第一挂线槽的绕线轮上，主线中部设有限位扣5，限位扣5固定扣结在主线4上，与主线4同步运动；主线上端与重砣6固定连接，重砣6通过主线4吊挂在V形滑轮7的槽径内，大齿轮1在重砣6经主线4的拉动下作顺时针旋转，同时带动小齿轮17作反向旋转；图3为图1中A处的局部剖视放大图。

所述阻尼减速机构包括拉力线15、弹力阻尼绳和阻尼滑轮13，阻尼滑轮13左侧和右侧均设有绕线轮，绕线轮上设有绕线槽；所述阻尼减速机构通过拉力线15和弹力阻尼绳分别与齿轮传动机构和势能传动机构连接；其中，拉力线15上下两端分别设有上环形圈和下环形圈，其中，上环形圈套绕在阻尼滑轮13左侧绕线轮的绕线槽上，下环形圈套绕在小齿轮17右端的第二绕线轮的绕线槽上；弹力阻尼绳包括左阻尼线9、和左阻尼线9的右端连接的弹力圈10以及与弹力圈10右端固连的右阻尼线12，左阻尼线9的左端设有的第二环形圈，其套设于主线4上限位扣5以上线段处，和主线4形成滑动连接；右阻尼线12的右端设有第三环形圈，其套绕在阻尼滑轮13右侧绕线轮的绕线槽上；小齿轮17反向旋转，拉力线15带动阻尼滑轮13作反向旋转，缠绕在阻尼滑轮13左端绕线轮上的拉力线15绕出，而缠绕在阻尼滑轮13右端绕线轮上的弹力阻尼绳绕入，弹力阻尼绳被阻尼滑轮13缠绕在右端的绕线轮上，与此同时，弹力阻尼绳的左阻尼线9在主线4的限位扣5带动下作向上运动，图6为图4中D处的局部剖视放大图。

其中，弹力阻尼绳上弹力圈10分别与左阻尼线9和右阻尼线12固定连接或用S形挂钩连接；采用S形挂钩11可快速更换弹力圈10，以保证阻尼减速效果和更换弹力圈10的时间，图2为S形挂钩的结构示意图。

缠绕在阻尼滑轮13左端绕线轮上的拉力线15的长短取决于无碳小车起步点到坡底时的距离得出传动比的数值；缠绕在阻尼滑轮13右端绕线轮上的弹力阻尼绳的长短取决于拉力线15的长度减去坡道所用拉力线的长度。

本发明的弹力绳绕轮自动阻尼减速法的无碳小车，在出发前，首先将主线4下端的第一环形圈套绕在大齿轮1的第一绕线轮的绕线槽上，通过正时向旋转后轮轴16上的小齿轮17带动大齿轮1反向旋转，使主线4缠绕在大齿轮1的第一绕线轮上，并拉动重砣6运行到额定高度；然后将拉力线15的上环形圈套绕在阻尼滑轮13左侧挂线槽的绕线轮上、下环形圈套绕在小齿轮17右端的第二绕线轮的挂线槽上；其次正向旋转阻尼滑轮13将小齿轮17的第二绕线轮上的拉力线15缠绕在阻尼滑轮13左侧的绕线轮上，使分别缠绕在阻尼滑轮13与小齿轮17第二绕线轮上的拉力线15拉紧成互动体；最后，将右阻尼线12右端的第二环形圈套绕在阻尼滑轮13右侧绕线轮的挂线槽上。

无碳小车释放时，重砣6下降的重力势能经主线4拉动转换为驱动大齿轮1作正向旋转的机械能，大齿轮1带动后轮轴16上的小齿轮17同步反向旋转，小齿轮17的第二绕线轮开始缠绕阻尼滑轮13左侧绕线轮上的拉力线15，使阻尼滑轮13在拉力线15的拉动下作反向旋转并将弹力阻尼绳上的右阻尼线12缠绕在阻尼滑轮13右侧，当弹力阻尼绳被阻尼滑轮13拉紧时，表明无碳小车已行驶到下坡路段；此时，由于主线4上的限位扣5的止滑限位作用，弹力阻尼绳被拉伸长并在弹性力的作用下使后轮轴16与重柁6的相互运动速度受阻，形成弹力阻尼减速现象，达到消除无碳小车因下坡产生惯性加速的问题；在弹力阻尼绳伸长过程中，延续了坡道行驶过程中的阻尼减速的时间；当无碳小车下坡后，缠绕阻尼滑轮13左侧绕线轮上的拉力线15放完后，自行从阻尼滑轮13右侧绕线轮的挂线槽上脱落，解除后轮轴16与重柁6的相互运动的阻力；从而实现了无碳小车在坡道过后行驶速度平稳避障的技术要求。

Claims (6)

1.一种采用弹力绳绕轮法自动阻尼减速的无碳小车，其特征在于：包括车架(2)、安装在车架(2)上的齿轮传动机构、用于驱动齿轮传动机构转动的势能传动机构，以及用于自动减速并分别与势能传动机构和齿轮传动机构连接的阻尼减速机构；所述齿轮传动机构包括相互啮合的大齿轮(1)和小齿轮(17)，所述大齿轮(1)的右端设有第一绕线轮，小齿轮(17)的右端设有第二绕线轮；所述势能传动机构包括主线(4)、固定在主线(4)上端的重砣(6)和用于悬挂重砣(6)的V形滑轮(7)，所述主线(4)的下端设有第一环形圈，其套绕在大齿轮(1)的第一绕线轮的挂线槽上，主线(4)中部设有限位扣(5)；所述阻尼减速机构包括弹力阻尼绳、阻尼滑轮(13)和拉力线(15)，所述阻尼滑轮(13)的左侧和右侧均设有绕线轮，所述拉力线(15)的上下两端分别设有上环形圈和下环形圈；其中，上环形圈套绕在阻尼滑轮(13)左侧绕线轮的挂线槽上，下环形圈套绕在小齿轮(17)的第二绕线轮的挂线槽上。

2.根据权利要求1所述的无碳小车，其特征在于：所述弹力阻尼绳包括左阻尼线(9)、与左阻尼线(9)连接的弹力圈(10)以及与弹力圈(10)连接的右阻尼线(12)；其中，左阻尼线(9)滑动套设在主线(4)的限位扣(5)以上的线段处。

3.根据权利要求2所述的无碳小车，其特征在于：所述左阻尼线(9)的左端通过第二环形圈滑动套绕在主线的限位扣(5)以上的线段处；所述右阻尼线(12)的右端设有第三环形圈，该第三环形圈套绕在阻尼滑轮(13)右侧绕线轮的挂线槽上。

4.根据权利要求1所述的无碳小车，其特征在于：所述弹力阻尼绳的弹力圈(10)分别与左阻尼线(9)和右阻尼线(12)固定连接或用S形挂钩连接。

5.根据权利要求1所述的无碳小车，其特征在于：所述限位扣(5)与主线固定扣结。

6.根据权利要求1所述的无碳小车，其特征在于：所述拉力线(15)的长度由无碳小车起步点到坡底距离的传动比确定；所述弹力阻尼绳的长度为拉力线(15)的长度减去坡道所用拉力线(15)长度。