CN204582543U - 一种“s”形路径行走的无碳小车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种 “S” 形路径行走的无碳小车，包括车架和设置在车架上的驱动机构、行走机构以及转向机构，驱动机构带动行走机构行走，转向机构控制行走机构转向。本实用新型结构简单、制造容易、费用低，整车结构紧凑、重量轻，转向机构稳定，行走的S型轨迹准确度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无碳小车， 具体涉及一种 “S” 形路径行走的无碳小车。
背景技术
随着人们节能环保意识的提升，无碳的理念也越来越被人们提上研究的课题。更洁净、更环保、更节能、更高效的理念也深入人心。无碳小车即是在“无碳”理念下探索与开发的一种将重力势能转换为机械能，并可用来驱动小车行走及转向的装置。
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。
由于重力势能是固定的，因此，在一样的重力势能下，小车能走的更远、更稳就成为判定无碳小车好坏的重要标志。
现有的“S” 形路径行走的无碳小车的缺点主要有以下几点：
（1）现有的无碳小车的行走机构使用的齿轮过多，结构过于复杂，不仅增加了制作成本，且多级传动降低了重力势能的利用率，导致小车行走的距离缩短。
（2）现有的无碳小车的驱动机构是把线绳直接缠绕在驱动轴上，它需要的力矩较小，对小车的起步有影响，进一步使无碳小车行驶的距离收到限制。
（3）现有的无碳小车的转向机构采用的是由曲柄摇杆机构实现，由于调节机构位于车架前端表面在缠绕张紧绳及调试时，不便于操作，导致重心不稳，易跑偏且容易翻车。
（4）现有的无碳小车在行走过程中，随着小车的行驶偏向会越来越大，导致小车的运动轨迹准确性越来越差。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是无碳小车制作成本高、行走距离短、重力势能利用率低、行走时重心不稳，易跑偏。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种“S”形路径行走的无碳小车，包括车架和设置在车架上的驱动机构、行走机构以及转向机构，驱动机构带动行走机构行走，转向机构控制行走机构转向；所述驱动机构包括定滑轮、线绳、势能块、绕线轴、大齿轮；定滑轮与车架固定连接，连接势能块的线绳绕过定滑轮缠绕在绕线轴上，绕线轴一端连接于大齿轮，另一端连接于转向机构；所述的绕线轴采用多级台阶轴，包括两个以上不同直径的柱状轴体，相邻的柱状轴体之间通过圆锥台状轴体连接，所述柱状轴体的直径大小沿着向大齿轮的方向逐次减小。
将绕线轴采用多级台阶轴，在小车刚开始起步的阶段，线绳缠绕在直径最大的一段的柱状轴体上，随着势能块由重力下降，重力势能转换成动能，小车启动，因为相邻的柱状轴体之间通过圆锥台状轴体连接，所以线绳会随着轴体转动沿着圆锥面自然的依次进入下一个直径较小的柱状轴体上，台阶轴的级数越多，越便于调整，可以很好的纠正小车长距离行驶时产生的越来越大的行驶偏向，从而保证“S”形运动轨迹准确性更好。
进一步的，所述行走机构包括主动轮、从动轮和小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合传动，小齿轮与主动轮同轴固定设置，主动轮与从动轮分别旋转连接在车架的两侧，主动轮与从动轮的轴心重合。通过只设置一组大、小齿轮啮合传动，只对主动轮提供前进动力，减小了重力势能转化为动能时的损失，使得无碳小车行走的距离加长；此外，从动轮随着主动轮的移动而移动，二者之间产生速度差，使得无碳小车在行走以及转向时，轨迹精度更好；最后，由于齿轮较少，且小车结构简单，也节约了小车的制作成本。
进一步的，所述转向机构包括前轮、前叉架、转向轴、横拉杆、纵拉杆、万向节和曲柄盘，前轮轴连接在前叉架中，转向轴连接在前叉架上，并与横拉杆、纵拉杆和万向节顺序铰链接，前述绕线轴一端连接大齿轮，另一端连接曲柄盘，曲柄盘与绕线轴同轴设置，所述横拉杆与纵拉杆之间通过关节轴承铰链接，曲柄盘上设有指向曲柄盘圆心处的条形调节孔，纵拉杆通过万向节连接条形调节孔。转向轴、横拉杆、纵拉杆、万向节和曲柄盘形成了曲柄连杆+摇杆的转向机构，该转向机构运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小，制造方便，获得精度较高；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，更加稳定；更加利于无碳小车转向，保证了“S”形行走路径轨迹的稳定性。
进一步的，所述横拉杆与纵拉杆之间通过关节轴承铰链接，曲柄盘上设有指向曲柄盘圆心处的条形调节孔，纵拉杆通过万向节连接条形调节孔。关节轴承可以调整横拉杆与纵拉杆的长度，加长纵拉杆的长度可以加大小车前进的距离，反之则减小，加大横拉杆的长度，可以加大“S”形行走路线的转弯半径，反之则减小，同理，曲柄盘上设有与万向节对应的指向曲柄盘圆心处的条形调节孔，同样的可以调整无碳小车的行走距离大小，这种设计，使得同一小车可以适应多种转弯半径的弯度，增加了小车的使用范围。
进一步的，所述车架包括底板和设置在底板上的势能块吊架，所述定滑轮固定在势能块吊架的顶部，势能块可沿势能块吊架上下移动。
进一步的，所述大齿轮的齿数为75-100，小齿轮的齿数为20-30。大齿轮和小齿轮的齿轮比保持在4:1左右，齿轮副传递动力的效果最好，保证进一步提高小车行进的长度。
本实用新型的优点是：结构简单、制造容易、费用低，整车结构紧凑、重量轻，行走距离长，是现有行走距离的1.5倍，转向机构稳定，行走的S型轨迹准确度高。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的转向机构的结构示意图。
图3是本实用新型的驱动机构的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本实用新型包括车架和设置在车架上的驱动机构、行走机构以及转向机构，驱动机构带动行走机构行走，转向机构控制行走机构转向。
所述车架包括底板5和设置在底板5上的势能块吊架，势能块吊架包括三角板12和对应三角板12三个角设置的支撑柱14，支撑柱14的底部固定在底板5上，顶部连接三脚板12，底板5上还设有主动轮支座29、从动轮支座18、曲柄盘支座20。
所述驱动机构包括定滑轮13、线绳、势能块15、绕线轴21、大齿轮22；所述定滑轮13固定在支撑柱14顶部，且位于三角板12的下部，势能块15可沿势能块吊架上下移动，连接势能块15的线绳绕过定滑轮13缠绕在绕线轴21上，绕线轴21一端连接于大齿轮22，另一端连接于转向机构；所述的绕线轴21采用三级台阶轴，包括三个不同直径的柱状轴体27，相邻的柱状轴体27之间通过圆锥台状轴体26连接，所述柱状轴体27的直径大小沿着向大齿轮的方向逐次减小。
所述行走机构包括主动轮24、从动轮17和小齿轮23，小齿轮23与大齿轮22啮合传动，为主动轮24提供前进的动力，主动轮24的中心转轴穿过主动轮支座29后与小齿轮23的轴心固定连接，从动轮17通过旋转轴安装在从动轮支座18上；主动轮24与从动轮17分别旋转连接在车架的两侧，主动轮24与从动轮17的轴心重合。从动轮17随着主动轮24的移动而移动，二者之间产生速度差，使得无碳小车在行走以及转向时，轨迹精度更好。
所述转向机构包括前轮轴1、前轮3、前叉架2、螺栓4、前轮轴承6、转向轴7、横拉杆8、纵拉杆10、万向节11和曲柄盘16，所述的前轮3由前轮轴1以及螺栓4固定在前叉架2中，转向轴7的底部依次穿过前轮轴承6和底板5后与前叉架2固定连接，转向轴7、横拉杆8、和纵拉杆10顺序铰链接，前述绕线轴21一端连接大齿轮22，另一端连接曲柄盘16，曲柄盘16与绕线轴21同轴设置，所述横拉杆8与纵拉杆10之间通过关节轴承9铰链接，曲柄盘16上设有指向曲柄盘16圆心处的条形调节孔28，纵拉杆10上的万向节11插入条形调节孔28内与曲柄盘固定。
无碳小车行走前，首先根据预设路径，用万向节11调整曲柄盘16、用关节轴承9调整纵拉杆10的长度，随着势能块15的降落，给无碳小车提供动力，用关节轴承调整横拉杆8的长度来控制车轮的转向，从而可以有效地控制小车行走的轨迹。
Claims (9)
1.一种“S”形路径行走的无碳小车，包括车架和设置在车架上的驱动机构、行走机构以及转向机构，驱动机构带动行走机构行走，转向机构控制行走机构转向；
所述驱动机构包括定滑轮、线绳、势能块、绕线轴、大齿轮；定滑轮与车架固定连接，连接势能块的线绳绕过定滑轮缠绕在绕线轴上，绕线轴一端连接于大齿轮，另一端连接于转向机构；
其特征在于：所述的绕线轴采用多级台阶轴，包括两个以上不同直径的柱状轴体，相邻的柱状轴体之间通过圆锥台状轴体连接，所述柱状轴体的直径大小沿着向大齿轮的方向逐次减小。
2.根据权利要求1所述的一种“S”形路径行走的无碳小车，其特征在于：所述行走机构包括主动轮、从动轮和小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合传动，小齿轮与主动轮同轴固定设置，主动轮与从动轮分别旋转连接在车架的两侧，主动轮与从动轮的轴心重合。
3. 根据权利要求1或2所述的一种“S”形路径行走的无碳小车，其特征在于：所述转向机构包括前轮、前叉架、转向轴、横拉杆、纵拉杆、万向节和曲柄盘，前轮轴连接在前叉架中，转向轴连接在前叉架上，并与横拉杆、纵拉杆和万向节顺序铰链接，前述绕线轴一端连接大齿轮，另一端连接曲柄盘，曲柄盘与绕线轴同轴设置。
4.根据权利要求3所述一种“S”形路径行走的无碳小车，其特征在于：所述横拉杆与纵拉杆之间通过关节轴承铰链接，曲柄盘上设有指向曲柄盘圆心处的条形调节孔，纵拉杆通过万向节连接条形调节孔。
5.根据权利要求1或2或4所述的一种“S”形路径行走的无碳小车，其特征在于：所述车架包括底板和设置在底板上的势能块吊架，所述定滑轮固定在势能块吊架的顶部，势能块可沿势能块吊架上下移动。
6.根据权利要求3所述的一种“S”形路径行走的无碳小车，其特征在于：所述车架包括底板和设置在底板上的势能块吊架，所述定滑轮固定在势能块吊架的顶部，势能块可沿势能块吊架上下移动。
7.根据权利要求2或4或6所述的一种“S”形路径行走的无碳小车，其特征在于：所述大齿轮的齿数为75-100，小齿轮的齿数为20-30。
8.根据权利要求3所述的一种“S”形路径行走的无碳小车，其特征在于：所述大齿轮的齿数为75-100，小齿轮的齿数为20-30。
9.根据权利要求5所述的一种“S”形路径行走的无碳小车，其特征在于：所述大齿轮的齿数为75-100，小齿轮的齿数为20-30。
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