CN203507516U

CN203507516U - 一种以重力势能驱动行走的“8”字形变距越障无碳小车

Info

Publication number: CN203507516U
Application number: CN201320438705.2U
Authority: CN
Inventors: 侯学元; 韩淑华; 张巍; 鲍国炜; 李勇
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2023-07-23

Abstract

本实用新型涉及一种以重力势能驱动行走的“8”字形变距越障无碳小车，小车随着势能质量块下落，当势能质量块下降时带动绕线轮及绕线轴、驱动齿轮一起旋转，驱动齿轮通过齿轮二级传动传递给后齿轮，后齿轮带动主动轮及从动轮一起旋转，实现小车自行行走；同时，驱动齿轮作旋转运动带动和其同轴的曲柄进行周期性旋转，同时带动摇杆机构、摆角微调机构、前轮支架和前轮作周期性的摇摆，实现转向。当障碍物间距发生改变时，可通过微调系统进行实现。本实用新型的优点：采用摇杆微调机构和横杆微调机构很好的解决了小车变距绕桩和跑偏的现象；前轮和主动轮处于同一条线上，易于完成转向，且转弯半径减小。

Description

一种以重力势能驱动行走的“8”字形变距越障无碳小车

技术领域

本实用新型涉及一种以重力势能驱动行走的“8”字形变距越障无碳小车，属于无碳小车能量转换的设计领域。

背景技术

第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛新增“8”字形越障无碳小车竞赛项目，即要求给定一定重力势能（4焦耳）根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车以“8”字形行走的装置，该自行小车在行走时能够自动避开赛台上设置的障碍物（相隔300mm，放置了两根直径20mm、高200mm的圆棒），且小车以一个“8”字形轨迹为周期，不停去完成“8”字轨迹，直至重力势能耗尽。小车可完成定距离（300mm）的障碍物之间的“8”字轨迹行走；当障碍物距离发生改变时，目前的小车会出现撞到障碍物使其轨迹路线发生改变，导致小车不能完成“8”字形轨迹行走。设计者不得不去更换转向机构和车轮大小甚至要重新设计小车来实现改变距离后的轨迹行走。中国专利申请（公开号：CN202920979U）所公开的小车，由于没有微调机构进行调整，就很难实现小车跑正，缘由是转向机构调整误差如果为0.01mm，就会导致小车脱离预定轨迹，出现跑偏，撞倒障碍物，误差再大，会导致小车走不出封闭的“8”形轨迹，因此没有微调机构的无碳小车，很难得到推广和应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种成本低、能量充分利用且具有转向微调功能的结构可靠、紧凑、稳定性好、节能环保的以重力势能驱动行走的“8”字形变距越障无碳小车。

技术解决方案

本实用新型包括：变距轨迹转向微调系统和能量转换驱动系统。

变距轨迹转向微调系统包括：驱动齿轮与其连接在同轴上的曲柄、空间球轴承通过螺栓与曲柄连接固定在一起，摇杆机构两端分别和第一空间球轴承及第二空间球轴承连接，第一空间球轴承和摆角微调杆进行连接，摆角微调杆固定在前轮支架上，前轮支架上安装前轮。

能量转换驱动系统包括：驱动齿轮与二级小齿轮啮合，同时二级小齿轮和二级大齿轮同轴，后齿轮、主动轮和从动轮同轴，其中后齿轮与二级大齿轮啮合，绕线轮安装在驱动轴上，定滑轮固定在车底板上的定滑轮支架上，势能质量块与线绳一端连接，线绳另一端固定在绕线轮上。

所述曲柄一端与驱动轴固定连接，曲柄另一端与带微调螺纹的球轴承支架的一端连接，球轴承支架另一端和微调螺杆连接，微调螺杆另一端和微调套通过顶丝进行连接，微调套和球轴承支架进行紧配合，球轴承支架通过固定螺钉和摆角微调杆进行固定。

所述摆角微调杆两端分别设有微调螺钉。

本实用新型在车架上设计安装驱动装置、转向装置、微调装置；车架的构成，由车底板、驱动轴及支架、前轮及支架、后轮及支架和势能支架组成；底架的中心垂直安装势能支架，后端安装驱动轮和从动轮，且驱动轮和前轮处在同一条线上，驱动轮和从动轮属同轴；前轮安装在前轮支架上，前轮支架通过轴承安装在车底板上，势能支架的顶端安装定滑轮，驱动轴支架上安装驱动轴，驱动轴上安装绕线轮和驱动齿轮，二级齿轮安装在中轴上，后齿轮安装在主动轮轴上，主动轮和从动轮分别安装在主动轴的两端，驱动齿轮、二级齿轮、后齿轮构成齿轮二级传动，将质量块下落的势能转换为机械能，通过齿轮二级传动最终传给主动轮，完成小车行走。本实用新型的优点：采用摇杆微调机构和横杆微调机构很好的解决了小车变距绕桩和跑偏的现象；前轮和主动轮处于同一条线上，易于完成转向，且转弯半径减小；车架采用有机玻璃和铝合金通过螺栓进行固接，从而减轻了整车的重量，减小了摩擦力带来的能量损耗，同时整体性好，易装拆，降低了整体成本；本实用新型结构简单、操作方便，成本低廉，行走距离较长。

附图说明

图1为本实用新型俯视图；

图2 为图1的主视图；

图3为本实用新型无碳小车结构示意图；

图4为本实用新型无碳小车在重力能耐作用下自动行车示意图；

图5为本实用新型微调机构示意图；

图6为图5的A向视图。

具体实施方式

实施例1

参见图1、2所示，小车的结构包括：1驱动齿轮，2曲柄，3第一空间球轴承，4摇杆机构，5第二空间球轴承，6摆角微调杆，7驱动轴，8二级小齿轮，9二级大齿轮，10后齿轮，11主动轮，12从动轮，13绕线轮及绕线轴，14定滑轮，势能15质量块，16定滑轮支架，17前轮支架，18前轮，19微调螺钉，20球轴承支架，21固定螺钉，22带微调螺纹的球轴承支架，23微调套，24微调螺杆。

本实用新型驱动齿轮1和曲柄2安装在驱动轴7上，第一空间球轴承3通过螺栓与曲柄2连接固定在一起，摇杆机构4两端分别和第一空间球轴承3及第二空间球轴承5进行连接，第二空间球轴承5和摆角微调杆6连接，摆角微调杆6固定在前轮支架17上，前轮支架17上安装前轮18；

所述能量转换驱动系统包括：驱动齿轮1安装在驱动轴7上，二级小齿轮8与其进行啮合，同时二级小齿轮8和二级大齿轮9连接在同轴上，后齿轮10、主动轮11和从动轮12连接在同轴上，其中后齿轮10与二级大齿轮9进行啮合，将传动过来的动力传递给主动轮11，绕线轮13安装在驱动轴上，定滑轮14固定在车底板上的定滑轮支架16上，势能质量块15通过线绳连接在绕线轮13上，其中线绳绕过定滑轮14。

小车行走过程：将线绳的一端连接在势能质量块15上，另一端固定在线轮13上，旋转主动轮11使势能块15慢慢上升达到400mm的高度，线绳顺势绕过定滑轮14缠绕在线轮13上，小车准备完毕；将小车的最前端与起跑基准线对齐，将小车放在障碍物中间前轮18与水平线夹角为38度（靠角度尺确定）的位置后，放开小车，势能质量块15下落，当势能质量块15下降时带动绕线轮及绕线轴13、驱动齿轮1一起旋转，驱动齿轮1通过齿轮二级传动传递给后齿轮10，后齿轮10带动主动轮11及从动轮12一起旋转，实现小车自行行走；

实施例2

本实用新型在实施例1基础上实现小车变距转向微调，将驱动齿轮1安装在驱动轴7上，和其连接在同轴上的曲柄2形成同轴连接，曲柄2通过螺栓一端和驱动轴连接，另一端和带微调螺纹球轴承支架22上的第一空间球轴承3进行连接，带微调螺纹球轴承支架22另一端和微调螺杆24连接，微调螺杆24另一端和微调套23通过顶丝进行连接，微调套23和球轴承支架20进行紧连接，球轴承支架20通过固定螺钉21和摆角微调机构6进行固定，摆角微调杆6固定在前轮支架17上，前轮支架17上安装前轮18。

小车行走过程：将线绳的一端连接在势能质量块15上，另一端固定在线轮13上，旋转主动轮11使势能块15慢慢上升达到400mm的高度，线绳顺势绕过定滑轮14缠绕在线轮13上，小车准备完毕；将小车的最前端与起跑基准线对齐，将小车放在障碍物中间前轮18与水平线夹角为38度（靠角度尺确定）的位置后，放开小车，势能质量块15下落，当势能质量块15下降时带动绕线轮及绕线轴13、驱动齿轮1一起旋转，驱动齿轮1通过齿轮二级传动传递给后齿轮10，后齿轮10带动主动轮11及从动轮12一起旋转，实现小车自行行走；当障碍物间距发生改变时，松开微调套23的顶丝，调节微调螺杆24，改变摇杆机构4的长短，实现小车“8”字形变距轨迹；当障碍物间距发生改变时，通过摆角微调杆6来实现小车的变距，具体调节如下：松开固定螺钉21拧动微调螺钉19使球轴承支架滑动来改变摆角微调杆6的长短，进而实现小车在不同间距障碍物之间进行行走；而小车实现“8”字轨迹是通过摇杆机构4的长短来实现，而摇杆机构4的长短是通过第二空间球轴承5来实现，具体调节如下：松开微调套23，沿某一方向旋转微调螺杆24来实现摇杆机构4的长短的调整。

Claims

1.一种以重力势能驱动行走的“8”字形变距越障无碳小车，主要包括“8”字形变距轨迹转向微调系统和能量转换驱动系统；

变距轨迹转向微调系统包括：驱动齿轮（1）安装在驱动轴（7）上，和其连接在同轴上的曲柄（2）形成同轴连接，空间球轴承（3）通过螺栓与曲柄（2）连接固定在一起，摇杆机构（4）两端分别和空间球轴承（3）及空间球轴承微调机构（5）进行连接，空间球轴承微调机构（5）和摆角微调机构（6）进行连接，摆角微调机构（6）固定在前轮支架（17）上，前轮支架（17）上安装前轮（18）；

能量转换驱动系统包括：驱动齿轮（1）安装在驱动轴（7）上，二级小齿轮（8）与其进行啮合，同时二级小齿轮（8）和二级大齿轮（9）连接在同轴上，后齿轮（10）、主动轮（11）和从动轮（12）连接在同轴上，其中后齿轮（10）与二级大齿轮（9）进行啮合，将传动过来的动力传递给主动轮（11），绕线轮（13）安装在驱动轴上，定滑轮（14）固定在车底板上的定滑轮支架（16）上，势能质量块（15）通过线绳连接在绕线轮（13）上，其中线绳绕过定滑轮。

2.根据权利要求1所述的一种以重力势能驱动行走的“8”字形变距越障无碳小车，其特征在于：曲柄（2）通过螺栓一端和驱动轴连接，另一端和带微调螺纹球轴承支架（22）的一端进行连接，另一端和微调螺杆（24）连接，微调螺杆（24）另一端和微调套（23）通过顶丝进行连接，微调套（23）和球轴承支架（20）进行紧连接，球轴承支架（20）通过固定螺钉（21）和摆角微调机构（6）进行固定。

3.根据权利要求1所述的一种以重力势能驱动行走的“8”字形变距越障无碳小车，其特征在于：2个微调螺钉（19）通过螺纹配合拧在摆角微调机构（6）两端上。