CN109260720B - 一种s型无碳小车 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械技术领域，具体的说是一种S型无碳小车。该无碳小车包括支撑机构、原动机构、传动机构、转向机构和行走机构；所述的传动机构中的主动齿轮5固定在原动机构中绕线轴的一端；所述的行走机构中的前轮支架12通过其上部的前轮支架轴在支撑机构中的龙门架内旋转；所述的转向机构固定在支撑机构中的底板上。本发明是一种结构简单，灵活小巧，无急回，易制造，易推广且有合理的微调机构及调节方法的S型无碳小车。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，具体的说是一种S型无碳小车。
背景技术
无碳小车是将重力势能转化为机械能，并实现连续避障功能的三轮小车。S型无碳小车是全国大学生工程训练综合能力竞赛中项目，比赛中要求其行驶轨迹形似“S”并实现连续绕桩功能。此外，比赛中还有拆装环节，拆装后小车进行第二轮比赛。目前大多数无碳小车存在转向急回、调节轨迹难度大、效率低，且小车零件数量多、拆装困难以及结构复杂、制造难度大、不易推广的问题。
发明内容
本发明提供了一种无急回，结构简单，灵活小巧，易制造，易推广且有合理的微调机构及调节方法的S型无碳小车，解决了现有无碳小车的上述不足。
本发明技术方案结合附图说明如下：
一种S型无碳小车，该无碳小车包括支撑机构、原动机构、传动机构、转向机构和行走机构；所述的传动机构中的主动齿轮5固定在原动机构中绕线轴7的一端；所述的行走机构中的前轮支架12架通过其上部的前轮支架轴8在支撑机构中的龙门架9内旋转；所述的转向机构固定在支撑机构中的底板6上。
所述的支撑机构还包括两个轴承座26；两个所述的轴承座26和龙门架9均通过螺栓固定在底板6上。
所述的原动机构还包括碳纤维杆3、顶板1、定滑轮2、线绳和启动轴套27；所述的碳纤维杆3有三根，其下端固定在底板6上，其上端固定在顶板1上；所述的定滑轮2安装在顶板1上；所述的启动轴套27套在绕线轴7上；所述的绕线轴7的两端分别固定在两个轴承座26的前轴孔内；所述的线绳一端缠绕在绕线轴7和启动轴套27，上，另一端绕过定滑轮2固定在砝码上。
所述的行走机构还包括后轮主动轮4、后轮从动轮23、后轮轴28、前轮10和前轮轴11；所述的后轮轴28在轴承座26的后轴孔内转动，后轮主动轮4和后轮从动轮23分别套在后轮轴28的两侧；所述的前轮10套在前轮轴11上；所述的前轮轴11固定在前轮支架12上；所述的前轮支架12架通过其上部的前轮支架轴8在龙门架9内旋转。
所述的转向机构包括曲柄25、曲柄套24、滑动导轨19、滑块21、滑块底座20、微调后座17、微调前座16、定位针18、千分尺微分头14、摆杆13和轴承22；所述的曲柄25一端固定在绕线轴7的一端，另一端与轴承22连接；所述的轴承22在曲柄套24内滑动；所述的滑动导轨19在滑块21内滑动；所述的滑块21设置在滑块底座20上；所述的滑块底座20的底部固定在底板6上；所述的微调后座17通过定位针18固定在滑动导轨19上；所述的千分尺微分头14固定在微调前座16上；所述的微调前座16插入滑动导轨19的一端并通过紧定螺栓15固定；所述的滑动导轨19的另一端与曲柄套24固定；所述的微调前座16固定有第一轴承；所述的第一轴承在摆杆13的滑槽内滑动并带动摆杆13摆动；所述的摆杆13与前轮支架12为一体；所述的前轮支架12通过前轮轴11安装有前轮10。
所述的传动机构还包括从动齿轮29；所述的主动齿轮5固定在绕线轴7一端；所述的从动齿轮29固定在后轮轴28上；所述的主动齿轮5与从动齿轮29相啮合。
所述的启动轴套27设置有螺旋状凹槽。
本发明的有益效果为：
1、本发明中的转向机构处有微调机构，便于快速且准确的调节出预设轨迹且能够弥补转向机构零件磨损及拆装造成的运行轨迹误差；
2、本发明结构简单，灵活小巧，支撑绕线轴和后轮轴的轴承座整合设计成一个，保证了主动齿轮和从动齿轮的平行度；前轮支架和转向摆杆整合设计成一个零件，提高了转向机构的转向精度；减少了零件数量，提高了装配精度，节省了比赛中的拆装时间；便于批量制造及生产推广；
3、本发明中的转向机构采用正弦机构，无转向急回，保证了“S”形曲线的对称性和轨迹准确度；
4、本发明中的转向机构处的滑动导轨采用外购件，转向摩擦阻力小，精度高且便于批量生产推广；
5、本发明中的启动轴套的螺旋状凹槽增大了线绳的缠绕半径，从而增大了小车的启动力矩，能很好地克服小车的启动摩擦阻力距，提高了小车的起步平稳性和动力性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明整体结构的主视图；
图3为本发明整体结构的俯视图；
图4为本发明中转向机构的结构示意图；
图5为本发明中摆杆前轮支架的结构示意图；
图6为本发明中轴承座的结构示意图。
图中：1、顶板；2、定滑轮；3、碳纤维杆；4、后轮主动轮；5、主动齿轮；6、底板；7、绕线轴；8、前轮支架轴；9、龙门架；10、前轮；11、前轮轴；12、前轮支架；13、摆杆；14、千分尺微分头；15、紧定螺栓；16、微调前座；17、微调后座；18、定位针；19、滑动导轨；20、滑块底座；21、滑块；22、轴承；23、后轮从动轮；24、曲柄套；25、曲柄；26、轴承座；27、启动轴套；28、后轮轴；29、从动齿轮。
具体实施方式
参阅图1，一种S型无碳小车，该无碳小车包括支撑机构、原动机构、传动机构、转向机构和行走机构。
参阅图1、图2、图3和图6，所述的支撑机构包括底板6、龙门架9和两个轴承座26；两个所述的轴承座26和龙门架9均通过螺栓固定在底板6上。
参阅图1、图2和图3，所述的原动机构包括碳纤维杆3、顶板1、定滑轮2、线绳、绕线轴7和启动轴套27；所述的碳纤维杆3有三根，其下端固定在底板6上，其上端固定在顶板1上；所述的碳纤维杆3、顶板1和底板6构成笼状结构支撑起定滑轮2；所述的定滑轮2安装在顶板1上；所述的启动轴套27套在绕线轴7上；所述的绕线轴7可旋转的固定在两轴承座26的前轴孔内；所述的线绳一端缠绕在绕线轴7和启动轴套27上，另一端绕过定滑轮2固定在砝码上，砝码在笼状结构内靠自身重力下降从而带动绕线轴7转动。所述的启动轴套27设置有螺旋状凹槽。启动轴套27的螺旋状凹槽增大了线绳的缠绕半径，从而增大了小车的启动力矩，能很好地克服小车的启动摩擦阻力距，提高了小车的起步平稳性和动力性。
参阅图1、图2、图3和图5，所述的行走机构包括后轮主动轮4、后轮从动轮23、后轮轴28、前轮10、前轮轴11和前轮支架12；所述的后轮轴28在轴承座26的后轴孔内转动，后轮主动轮4和后轮从动轮23分别套在后轮轴28的两侧；所述的前轮10套在前轮轴11上；所述的前轮轴11固定在前轮支架12上；所述的前轮支架12架通过其上部的前轮支架轴8在龙门架9内旋转。支撑绕线轴7和后轮轴28的轴承座26整合设计成一个，保证了主动齿轮和从动齿轮的平行度。
参阅图1、图2、图3、图4和图5，所述的转向机构包括曲柄25、曲柄套24、滑动导轨19、滑块21、滑块底座20、微调后座17、微调前座16、定位针18、千分尺微分头14、摆杆13和轴承22；所述的微调后座17通过定位针18固定在滑动导轨19上；所述的千分尺微分头14固定在微调前座16上；所述的微调前座16插入滑动导轨19的一端，可在其上滑动；所述的微调前座16位于微调后座17的前方，通过调节千分尺微分头14使微调前座16与微调后座17保持一定距离，调整好距离后用紧定螺栓15将微调前座16固定在滑动导轨19上。所述的滑动导轨19的另一端与曲柄套24固定；所述的曲柄25一端固定在绕线轴7的一端，另一端与轴承22连接；所述的轴承22在曲柄套24内滑动；所述的滑动导轨19在滑块21内滑动；所述的滑块21设置在滑块底座20上；所述的滑块底座20的底部固定在底板6上，曲柄25的转动转换成轴承22在曲柄套24内滑动，从而带动曲柄套24及滑动导轨19前后移动。滑动导轨19带动微调前座16前后移动，微调前座16连接有第一轴承，第一轴承嵌在摆杆13的槽内，摆杆13固连有前轮支架12，第一轴承在摆杆滑槽内滑动带动摆杆13摆动，因为摆杆13与前轮支架12一体，摆杆13的摆动相当于前轮支架12的转动，前轮支架12转动带动前轮10转动。前轮支架12和摆杆13设计成一个零件，提高了转向机构的转向精度；减少了零件数量，提高了装配精度，节省了比赛中的拆装时间；便于批量制造及生产推广。
转向机构的微调机构便于快速且准确的调节出预设轨迹且能够弥补转向机构零件磨损及拆装造成的运行轨迹误差。
转向机构采用正弦机构，无转向急回，保证了“S”形曲线的对称性和轨迹准确度。
参阅图1、图2和图3，所述的传动机构包括主动齿轮5和从动齿轮29；所述的主动齿轮5固定在绕线轴7一端；所述的从动齿轮29固定在后轮轴28上；所述的主动齿轮5与从动齿轮29相啮合。
本发明使用时：将砝码挂在线绳一端，转动后轮的后轮主动轮4，反向带动线绳绕在绕线轴7和启动轴套27上，启动轴套27设计有螺旋状凹槽，使线绳从较大半径处的凹槽平滑过渡到较小半径处的绕线轴7上，启动轴套27的设计能抵抗小车启动时较大的启动摩擦阻力矩，而绕线轴7较小的半径能平衡小车运行时的滑动阻力矩，且能使小车匀速长距离绕桩。绕线完毕后，将小车放在起点合适的位置，释放砝码，下落的砝码带动线绳，线绳带动绕线轴7转动，绕线轴7一端带动主动齿轮5转动，另一端带动曲柄25转动。主动齿轮5带动从动齿轮29转动，从动齿轮29带动后轮轴28及后轮主动轮4转动，后轮从动轮23随之跟进，小车从而开始前进。曲柄25的转动带动其上的轴承22在曲柄套24的滑槽内滑动，从而带动曲柄套24和与之固定的滑动导轨19前后移动，滑动导轨19带动其上的微调前座16前后移动，从而带动微调前座16上的第一轴承在摆杆13滑槽内滑动，从而带动前轮支架12转动，前轮10随之转动，实现转向。因为主动齿轮5和曲柄25固定在绕线轴7两端，同时随绕线轴7转动，所以小车前进和转向同步进行，从而实现“S”形轨迹，持续绕桩。
小车运行过程中因零件磨损或频繁的拆装会造成对小车装配精度的破坏，进而造成前轮10周期性摆角范围的中心位置发生偏离而使轨迹发生偏差，而这种偏差会逐渐积累进而造成小车的运行轨迹与预设轨迹偏差越来越大，不能发挥出小车的实际水平，降低比赛成绩。基于该情况，在调试过程中，先松开微调前座16与滑动导轨19的紧定螺栓15，再调节千分尺微分头14。若小车轨迹偏左则调节微分头使微调前座16与微调后座17的距离减小，若小车轨迹偏右则调节千分尺微分头14使微调前座16与微调后座17的距离加大，千分尺微分头14调节完毕后务必移动微调前座16使千分尺微分头14的一端顶在微调后座17上，最后拧紧微调前座16的紧定螺栓15使其与滑动导轨19固定，此时便可以释放小车，观察其运行轨迹，若还存在偏差则继续调节。调节过程中可采用二分法对于千分尺微分头14的刻度进行把握，直至调节至小车的轨迹达到预设轨迹。
Claims (1)
1.一种S型无碳小车，其特征在于，该无碳小车包括支撑机构、原动机构、传动机构、转向机构和行走机构；所述的传动机构中的主动齿轮(5)固定在原动机构中绕线轴(7)的一端；所述的行走机构中的前轮支架(12)架通过其上部的前轮支架轴(8)在支撑机构中的龙门架(9)内旋转；所述的转向机构固定在支撑机构中的底板(6)上；
所述的支撑机构还包括两个轴承座(26)；两个所述的轴承座(26)和龙门架(9)均通过螺栓固定在底板(6)上；
所述的原动机构还包括碳纤维杆(3)、顶板(1)、定滑轮(2)、线绳和启动轴套(27)；所述的碳纤维杆(3)有三根，其下端固定在底板(6)上，其上端固定在顶板(1)上；所述的定滑轮(2)安装在顶板(1)上；所述的启动轴套(27)套在绕线轴(7)上；所述的绕线轴(7)的两端分别固定在两个轴承座(26)的前轴孔内；所述的线绳一端缠绕在绕线轴(7)和启动轴套(27)，上，另一端绕过定滑轮(2)固定在砝码上；
所述的行走机构还包括后轮主动轮(4)、后轮从动轮(23)、后轮轴(28)、前轮(10)和前轮轴(11)；所述的后轮轴(28)在轴承座(26)的后轴孔内转动，后轮主动轮(4)和后轮从动轮(23)分别套在后轮轴(28)的两侧；所述的前轮(10)套在前轮轴(11)上；所述的前轮轴(11)固定在前轮支架(12)上；所述的前轮支架(12)架通过其上部的前轮支架轴(8)在龙门架(9)内旋转；
所述的转向机构包括曲柄(25)、曲柄套(24)、滑动导轨(19)、滑块(21)、滑块底座(20)、微调后座(17)、微调前座(16)、定位针(18)、千分尺微分头(14)、摆杆(13)和轴承(22)；所述的曲柄(25)一端固定在绕线轴(7)的一端，另一端与轴承(22)连接；所述的轴承(22)在曲柄套(24)内滑动；所述的滑动导轨(19)在滑块(21)内滑动；所述的滑块(21)设置在滑块底座(20)上；所述的滑块底座(20)的底部固定在底板(6)上；所述的微调后座(17)通过定位针(18)固定在滑动导轨(19)上；所述的千分尺微分头(14)固定在微调前座(16)上；所述的微调前座(16)插入滑动导轨(19)的一端并通过紧定螺栓(15)固定；所述的滑动导轨(19)的另一端与曲柄套(24)固定；所述的微调前座(16)固定有第一轴承；所述的第一轴承在摆杆(13)的滑槽内滑动并带动摆杆(13)摆动；所述的摆杆(13)与前轮支架(12)为一体；所述的前轮支架(12)通过前轮轴(11)安装有前轮(10)；所述转向机构采用正弦机构；
所述的传动机构还包括从动齿轮(29)；所述的主动齿轮(5)固定在绕线轴(7)一端；所述的从动齿轮(29)固定在后轮轴(28)上；所述的主动齿轮(5)与从动齿轮(29)相啮合；
所述的启动轴套(27)设置有螺旋状凹槽。
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