CN109621445A - 一种8字型无碳小车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种8字型无碳小车,属于机械传统装置领域,本发明通过传动机构控制,能够实现阿拉伯数字“8”字型避障运动,具体的:传动机构中的缺齿齿轮转动时,由于小齿轮与缺齿齿轮啮合,小齿轮随缺齿齿轮转动而转动;转盘与小齿轮连接,随其一起转动;第一连杆的一端与转盘连接,另一端与第二连杆连接,从而转盘的转动通过第一连杆和第二连杆转变为转向杆的转动,转向杆的转动最终转变为前轮的转动,该传动机构简单高效、消耗能量较少,因此小车所能走过的“8”字数量较多;此外,通过梯形绕线轴的设计,还可以改变8字型无碳小车的推动力变化,使得8字型无碳小车运行高效。
Description
技术领域
本发明属于机械传统装置领域,适用于无碳小车设计竞赛,具体是指一种8字型无碳小车。
背景技术
无碳小车是以4焦耳重力势能为唯一能量的、具有连续避障功能的三轮小车,实现了真正意义上的无碳。无碳小车不需要外界动力源提供动力,只是将重物在小车上投放,通过绳子的牵引,小车的重力势能传到车内,再通过车内的传动机构实现小车精确的规划路径运动。
8字型无碳小车是一种通过将重物重力势能转变为小车动能,并能够实现阿拉伯数字“8”型运动的无碳小车。
目前大部分8字型无碳小车结构复杂,传动机构消耗能量较多,导致8字型无碳小车运行时间步长,所能走过的“8”字数量较少。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题,公开了一种8字型无碳小车,本发明的传动机构设计简单高效,本发明的传动机构中不同齿轮间的作用控制小车运行,能够保证本发明的无碳小车所能走过的“8”字数量较多;此外,通过梯形绕线轴的设计,最终本发明的绕线轴的半径是变化的,因此还可以改变8字型无碳小车的推动力变化,使得8字型无碳小车运行高效。
本发明是这样实现的:
一种8字型无碳小车,包括底板,底板上设置有大小相同的右轮、左轮,为三轮布局的结构。在底板上方,右轮、左轮之间设置有支架,所述的支架的顶端设置有转台,所述的支架下侧设置有梯形绕线轴,所述的梯形绕线轴包括粗端部分以及细端部分;所述的转台处放置有重量块,同时在重量块上缠线通过转台,并将线缠绕在梯形绕线轴上。当重量块从转台处放置后,重量块下降,其缠绕在绕线轴的线带动绕线轴旋转,再通过传动机构将重量块的重力势能转变为无碳小车的动能。
后轮齿轮、主齿轮、缺齿齿轮、转盘、小齿轮、第一连杆、第二连杆、前轮支架、转向杆构成无碳小车的传动机构,本发明的无碳小车通过传动机构控制,能够实现阿拉伯数字“8”字型避障运动。
梯形绕线轴的细端部分与主齿轮连接,主齿轮与后轮齿轮啮合连接;所述的梯形绕线轴的粗端部分与缺齿齿轮连接,缺齿齿轮分为有齿部分以及缺齿部分,该梯形绕线轴的设计能够有效实现小车起动力矩大,起动后小车平稳运动,停止时减速运动。
缺齿齿轮在小车前端部分连接有小齿轮,缺齿齿轮的有齿部分与小齿轮啮合连接;所述的小齿轮连接有转盘,所述的转盘连接于第一连杆的一端,第一连杆的另一端与第二连杆连接,在第二连杆的竖直方向上连接有转向杆,转向杆固定于底板上,并通过转向杆在底板下端连接前轮。
由于上述部件间的连接配合以及啮合的连接关系,因此运动关系为:通过绕线轴的旋转转变为主齿轮的旋转,后轮齿轮由于是与主齿轮啮合,因此,后轮齿轮随主齿轮一同旋转;后轮齿轮旋转带动前轮、左轮与右轮向前运动。绕线轴旋转的同时,缺齿齿轮随着一起转动,小齿轮与缺齿齿轮啮合,随缺齿齿轮转动而转动,转盘与小齿轮连接,随其一起转动,第一连杆一端与转盘连接,一端与第二连杆连接,从而转盘的转动通过第一连杆和第二连杆转变为转向杆的转动,转向杆与前轮支架连接,前轮支架固定前轮,转向杆的转动于是转变为前轮的转动。
进一步,所述的小齿轮通过第一轴承支撑;所述的缺齿齿轮、主齿轮通过第二轴承支撑;所述的后轮齿轮通过第三轴承支撑。
进一步,所述的前轮在通过前轮支架设置在底板的下端。
进一步,通过转向杆的转动转变为前轮的转动;缺齿齿轮分为有齿部分以及缺齿部分;当缺齿齿轮转到缺齿部分时,小齿轮不与缺齿齿轮啮合,此时前轮的方向保持不变;当缺齿齿轮转到有齿部分时,小齿轮与缺齿齿轮啮合,此时前轮的方向改变,最终小车的路径为一个类似阿拉伯数字8的路径。
进一步,所述的后轮齿轮、主齿轮、缺齿齿轮、转盘、小齿轮、第一连杆、第二连杆、前轮支架、转向杆构成无碳小车的传动机构,通过控制传动机构齿轮的齿数比调节小车的行走路径,传动机构齿轮的齿数不同,走的8字的形状不同。
进一步,所述的梯形绕线轴通过粗端部分、细端部分的区别控制梯形绕线轴的半径的变化,半径大小的变化改变小车的推动力变化;粗端部分的半径大于粗端部分的半径,线位于粗端部分的推动力大于位于粗端部分的推动力。
本发明与现有技术的有益效果在于:
1)本发明中将后轮齿轮、主齿轮、缺齿齿轮、转盘、小齿轮、第一连杆、第二连杆、前轮支架、转向杆的组件构成无碳小车的传动机构,传动机构中的缺齿齿轮转动时,由于小齿轮与缺齿齿轮啮合,小齿轮随缺齿齿轮转动而转动;转盘与小齿轮连接,随其一起转动;第一连杆的一端与转盘连接,另一端与第二连杆连接,从而转盘的转动通过第一连杆和第二连杆转变为转向杆的转动,转向杆的转动最终转变为前轮的转动,无碳小车通过上述传动机构控制,能够实现阿拉伯数字“8”字型避障运动,并且本发明的传动机构简单高效、消耗能量较少,因此本发明的小车所能走过的“8”字数量较多;
2)本发明8字型无碳小车梯形绕线轴分为粗端部分、细端部分,即该绕线轴的半径是变化的,因此可以通过控制绕线的位置改变8字型无碳小车的推动力变化;梯形绕线轴的设计实现小车的起动和物块的从低速到减速下落,减小因碰撞而损失的能量,能够有效实现小车起动力矩大,起动后小车平稳运动,停止时减速运动,使得8字型无碳小车运行高效。
附图说明
图1是本发明8字型无碳小车主体图;
图2是本发明8字型无碳小车传动装置示意图;
图3是本发明8字型无碳小车缺齿齿轮示意图
图中,1-转台,2-支架,3-右轮,4-梯形绕线轴,41-粗端部分,42-细端部分,5-底板,6-前轮,7-左轮,8-后轮齿轮,9-主齿轮,10-缺齿齿轮,11-转盘,12-小齿轮,13-第一连杆,14-第二连杆,15-前轮支架,16-转向杆,17-第一轴承,18-第二轴承,19-第三轴承19。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚,明确,以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1~2所示,本发明的8字型无碳小车包括转台1,支架2,右轮3,绕线轴4,粗端部分41,细端部分42,底板5,前轮6,左轮7,后轮齿轮8,主齿轮9,缺齿齿轮10,转盘11,小齿轮12,第一连杆13,第二连杆14,前轮支架15,转向杆16,第一轴承17,第二轴承18,第三轴承19。
其中的连接关系如下:
通过在底板5上设置有大小相同的右轮3、左轮7。所述的底板5上方、右轮3、左轮7之间设置有支架2,所述的支架2的顶端设置有转台1,所述的支架2下侧设置有梯形绕线轴4,所述的梯形绕线轴4包括粗端部分41以及细端部分42,粗端部分41以及细端部分42可以控制绕线轴4半径是变化的,因此可以通过控制绕线的位置改变8字型无碳小车的推动力变化。
梯形绕线轴4的细端部分42与主齿轮9连接,主齿轮9与后轮齿轮8啮合连接;所述的梯形绕线轴4的粗端部分41与缺齿齿轮10连接。
如图3所示,缺齿齿轮10分为有齿部分以及缺齿部分;所述的缺齿齿轮10在小车前端部分连接有小齿轮12,缺齿齿轮10的有齿部分与小齿轮12啮合连接;所述的小齿轮12连接有转盘11,所述的转盘11连接于第一连杆13的一端,第一连杆13的另一端与第二连杆14连接,在第二连杆14的竖直方向上连接有转向杆16,转向杆16固定于底板5上,并通过转向杆16在底板5下端连接前轮6,前轮6在通过前轮支架15设置在底板5的下端。
小齿轮12通过第一轴承17支撑;所述的缺齿齿轮10、主齿轮9通过第二轴承18支撑;所述的后轮齿轮8通过第三轴承19支撑。后轮齿轮8、主齿轮9、缺齿齿轮10、转盘11、小齿轮12、第一连杆13、第二连杆14、前轮支架15、转向杆16构成无碳小车的传动机构。
转台1处放置有重量块,同时在重量块上缠线通过转台1,并将线缠绕在梯形绕线轴4上;转台1处放置重量块,同时在重量块上缠线通过转台1并将线缠绕在梯形绕线轴4上,当重量块从转台1处放置后,重量块下降,其缠绕在梯形绕线轴4的线带动梯形绕线轴4旋转,再通过传动机构将重量块的重力势能转变为无碳小车的动能。
本发明具体工作原理为:
转台1处放置重量块,同时在重量块上缠线通过转台1并将线缠绕在梯形绕线轴4上,当重量块从转台1处放置后,重量块下降,其缠绕在梯形绕线轴4的线带动梯形绕线轴4旋转,梯形绕线轴4的旋转转变为主齿轮9的旋转,后轮齿轮8与主齿轮9啮合,随其一同旋转,后轮齿轮8旋转带动前轮6、左轮2与右轮3向前运动。梯形绕线轴4旋转的同时,缺齿齿轮10随着一起转动,小齿轮12与缺齿齿轮10啮合,随缺齿齿轮10转动而转动,转盘11与小齿轮12连接,随其一起转动,第一连杆13一端与转盘11连接,一端与第二连杆14连接,从而转盘11的转动通过第一连杆13和第二连杆14转变为转向杆16的转动,转向杆16与前轮支架15连接,前轮支架15固定前轮6,转向杆16的转动于是转变为前轮6的转动,由于缺齿齿轮10部分齿面没有齿,因此当缺齿齿轮10转到缺齿部分时,小齿轮12不与缺齿齿轮10啮合,此时前轮6的方向保持不变,当缺齿齿轮10转到有齿部分时,小齿轮12与缺齿齿轮10啮合,此时前轮6的方向改变,最终8字型无碳小车的路径为一个类似阿拉伯数字“8”的路径。通过控制传动机构齿轮的齿数比就能调节8字型无碳小车的行走路径。
无碳小车梯形绕线轴分为粗端部分、细端部分,刚开始牵动绳为小车提供动力的部分是梯形绕线轴4的粗端部分,这样能为小车提供较为快捷的动力;下落物体不可避免的会和小车发生碰撞,这样当物体快要和小车碰撞的时候牵动绳已绕到了梯形绕线轴4的细端部分,这样能减少物体的下落速度,减少物体和小车碰撞的能量损失。
可以利用公式M=F*R,式中M表示力矩,F表示力的大小,R表示力臂长度。当力一定是R越大矩就越大,转动的就越快车启动的就快;当M已达到一定的大少保持不变R变小,F就会增大,从而使物快减速。
本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种8字型无碳小车,包括底板(5),底板(5)上设置有大小相同的右轮(3)、左轮(7),其特征在于,所述的底板(5)上方、右轮(3)、左轮(7)之间设置有支架(2),所述的支架(2)的顶端设置有转台(1),所述的支架(2)下侧设置有梯形绕线轴(4),所述的梯形绕线轴(4)包括粗端部分(41)以及细端部分(42);所述的转台(1)处放置有重量块,同时在重量块上缠线通过转台(1),并将线缠绕在梯形绕线轴(4)上;所述的梯形绕线轴(4)的细端部分(42)与主齿轮(9)连接,主齿轮(9)与后轮齿轮8啮合连接;所述的梯形绕线轴(4)的粗端部分(41)与缺齿齿轮(10)连接,缺齿齿轮(10)分为有齿部分以及缺齿部分;所述的缺齿齿轮(10)在小车前端部分连接有小齿轮(12),缺齿齿轮(10)的有齿部分与小齿轮(12)啮合连接;所述的小齿轮(12)连接有转盘(11),所述的转盘(11)连接于第一连杆(13)的一端,第一连杆(13)的另一端与第二连杆(14)连接,在第二连杆(14)的竖直方向上连接有转向杆(16),转向杆(16)固定于底板(5)上,并通过转向杆(16)在底板(5)下端连接前轮(6)。
2.根据权利要求1所述的一种8字型无碳小车,其特征在于,所述的小齿轮(12)通过第一轴承(17)支撑;所述的缺齿齿轮(10)、主齿轮(9)通过第二轴承(18)支撑;所述的后轮齿轮(8)通过第三轴承(19)支撑。
3.根据权利要求1所述的一种8字型无碳小车,其特征在于,所述的前轮(6)在通过前轮支架(15)设置在底板(5)的下端。
4.根据权利要求1所述的一种8字型无碳小车,其特征在于,通过转向杆(16)的转动转变为前轮(6)的转动;缺齿齿轮(10)分为有齿部分以及缺齿部分;当缺齿齿轮(10)转到缺齿部分时,小齿轮(12)不与缺齿齿轮(10)啮合,此时前轮(6)的方向保持不变;当缺齿齿轮(10)转到有齿部分时,小齿轮(12)与缺齿齿轮(10)啮合,此时前轮6的方向改变,最终小车的路径为一个类似阿拉伯数字8的路径。
5.根据权利要求4所述的一种8字型无碳小车,其特征在于,所述的后轮齿轮(8)、主齿轮(9)、缺齿齿轮(10)、转盘(11)、小齿轮(12)、第一连杆(13)、第二连杆(14)、前轮支架(15)、转向杆(16)构成无碳小车的传动机构,通过控制传动机构齿轮的齿数比调节小车的行走路径。
6.根据权利要求1所述的一种8字型无碳小车,其特征在于,所述的梯形绕线轴(4)通过粗端部分(41)、细端部分(42)的区别控制梯形绕线轴(4)的半径的变化,半径大小的变化改变小车的推动力变化;粗端部分(41)的半径大于粗端部分(41)的半径,线位于粗端部分(41)的推动力大于位于粗端部分(41)的推动力。
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