CN204910763U - 一种以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车，主要包括：车架、槽轮机构、立式一级变速器、前轮、后轮、以及绕线轮组成，车架的前端通过前叉架安装前叉，前叉上装有前轮，前轮通过空间连杆机构与安装在车架右侧的立式一级变速器联接，立式一级变速器与槽轮机构联接，槽轮机构通过一对啮合的齿轮与后轮轴联接，后轮轴上安装有后轮，后轮的直径大于前轮的直径。重物靠线绳绕过竖杆顶端的滑轮将重力势能传递到绕线轮上，由于采用槽轮机构，小车走出了摆线轨迹，以节省能量。通过上述方式，本实用新型发明对能量的利用率较高，在相同势能的情况下走的距离更远、运动轨迹精确，稳定性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及到能量利用领域，特别是涉及一种以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车。
背景技术
目前无碳小车，均基于全国工程训练综合能力竞赛背景下进行设计制造的，本实用新型依照第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题说明为基础设计并制造，竞赛命题是：设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换而得到的。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1Kg的标准砝码(碳钢制作)来获得，要求砝码的可下降高度为400±2mm。标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。要求小车在行走过程中完成所有动作所需的能量均由此给定重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。要求小车为三轮结构。意义在于通过该小车实现重力势能向小车动能的最大转化并驱动小车进行方向控制以实现小车避障前行。
发明内容
本实用新型要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种由重力驱动避障行走的无碳小车，以达到节约能源的目的。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车，具有车架(5)，所述车架(5)前端为梯形，所述车架(5)的前端装有前叉(9)，所述前叉(9)上安装前轮(7)，所述车架(5)左侧安装一个立式一级变速器(4)，所属车架(5)后侧两端的后轮轴承座(1)之间安装有后轮轴(17)，大齿轮轴(25)及槽轮轴(11)，所述后轮轴(17)两端安装后轮(2)，所述车架(5)的中间部位安装竖直的竖杆(13)，所述竖杆(13)的顶部安装滑轮(14)，所述滑轮(14)为定滑轮，所述滑轮(14)通过滑轮轴(15)安装在竖杆(13)上，所述大齿轮轴(25)的中间部位具有印花的绕线轮(16)，线绳的一端绕过滑轮(14)缠绕在绕线轮(16)上，线绳的另一端连接重物，所述后轮轴(17)上安装小齿轮(18)，所述小齿轮(18)与大齿轮(12)啮合，所述大齿轮(12)及槽轮机构的主动拨盘(20)安装在大齿轮轴(25)上，所述槽轮机构的主动拨盘(20)与槽轮(22)相啮合，所述槽轮(22)及立式一级变速器(4)安装在槽轮轴(11)上，所述立式一级变速器输出轴(26)通过空间连杆机构与前叉(9)连接，所述空间连杆机构包括L形曲柄(6)、套筒(23)、摆杆(10)，所述L形曲柄(6)一端与立式一级变速器(4)的输出轴相连，所述L形曲柄(6)另一端与套筒(23)通过鱼眼杆端轴承(24)连接，套筒(23)与摆杆(10)通过鱼眼杆端轴承(24)相连接，摆杆(10)通过前叉(9)中间的孔与前叉(9)相连，套筒(23)与鱼眼杆端轴承(24)通过螺纹连接组成可变连杆，其螺纹一个为正牙，一个为反牙。
作为本方案的进一步优化，绕线轮(16)与立式一级变速器(4)通过槽轮(22)、主动拨盘(20)实现间歇运动。
作为本方案的进一步优化，与L形曲柄(6)联接的轴上装有正向安装单向轴承(21)。
作为本方案的进一步优化，与绕线轮(16)同轴的主动拨盘(20)上的反向安装单向轴承(19)，与前端正向安装单向轴承(21)断开。
本实用新型的有益效果是：本实用新型运行时，放开重物，重物下落时，通过滑轮带动后轮轴上的绕线轮，从而带动后轮轴使得后轮运行，小车开始运动。与此同时，后轮轴上的大齿轮带动小齿轮转动，带动槽轮机构及立式一级变速器运行，从而带动空间连杆机构使前叉转动，前轮摆动，实现前进及转向。小车以摆线轨迹比“S”型轨迹更节能的绕过障碍物，即过相同数量等距障碍物本实用新型行驶路程更短。
本实用新型在遵循能量守恒与转换定律的前提下，将重物的重力势能转换为小车前进的机械能，并能稳定的以“S”轨迹通过一定距离设置的障碍物。前轮运动与后轮运动通过上述机械结构实现一定的周期性关系，从而使小车可以通过等距离设置的障碍物
附图说明
图1是本实用新型的总体结构示意图
图2是本实用新型俯视图
图3是本实用新型槽轮机构的示意图
图4是本实用新型立式一级变速器示意图
其中：1、后轮轴承座，2、后轮，3、后轮法兰，4、立式一级变速器，5、车架，6、L形曲柄，7、前轮，8、前叉轴承座，9、前叉，10、摆杆，11、槽轮轴，12、大齿轮，13、竖杆，14、滑轮，15、滑轮轴，16、绕线轮，17、后轮轴，18、小齿轮，19、反向安装单向轴承，20、主动拨盘，21、正向安装单向轴承，22、槽轮，23、套筒，24、鱼眼杆端轴承，25、大齿轮轴，26、立式一级变速器输出轴，27、前叉架
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步说明。附图均为示意图，仅以示意图的方式说明本实用新型的基本结构。
如图1、图2所示，一种以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车，具有车架(5)车架的前端装有前叉架(27)，前叉架(27)上装有前叉轴承座(8)和前叉(9)，前叉(9)上装有前轮(7)和摆杆(10)，摆杆(10)上装有鱼眼杆端轴承(24)和套筒组成的可变连杆。
可变连杆的另一端同样装有鱼眼杆端轴承(24)，此鱼眼杆端轴承(24)与L形曲柄(6)联接以此构成空间连杆机构，L形曲柄(6)与立式一级变速器的输出轴(26)联接传递转向动力。
如图1、图2所示，能量转化部分由滑轮(14)装在滑轮轴(15)固定在竖杆(13)上组成，竖杆(13)固定在车架(5)上，在滑轮(14)的正下方装有绕线轮(16)，与绕线轮(16)同轴的有大齿轮(12)和主动拨盘(20)，主动拨盘(20)靠单向轴承(反向安装)(19)与大齿轮轴(25)联接，与主动拨盘配合使用的是槽轮(22)，槽轮装在槽轮轴(11)上将动力输入立式一级变速器(4)，从而为前轮(7)转向提供动力。
大齿轮(12)与小齿轮(18)相啮合，小齿轮(18)安装在后轮轴(17)上，后轮轴(17)上装有后轮(2)，后轮轴(17)两侧装有后轮轴承座(1)，后轮轴承座(1)靠螺钉固定在车架(5)上。
本实用新型运行时，将重物轻轻放开，重物下落，通过滑轮(14)带动绕线轮(16)转动，绕线轮(16)带动大齿轮轴(25)转动，大齿轮(12)带动小齿轮(18)转动，小齿轮(18)带动后轮轴(17)转动，后轮轴(17)带动后轮(2)转动，从而为小车可以向前运动，大齿轮轴(25)带动主动拨盘(20)转动，主动拨盘(20)间歇拨动槽轮(22)转动，槽轮(22)带动槽轮轴(11)转动将能量间歇输入立式一级变速器(4)，经过变速后，能量由立式一级变速器输出轴(26)输出，立式一级变速器输出轴(26)带动L形曲柄(6)间歇转动，L形曲柄(6)带动由两个鱼眼杆端轴承(24)和套筒(23)组成的可变连杆在空间中往复运动，可变连杆的另一端通过鱼眼杆端轴承(24)与摆杆(10)联接，从而带动摆杆(10)在一定的角度内摆动，摆杆(10)带动前叉(9)摆动，前叉(9)带动前轮(7)摆动，从而可以实现小车的前进及转向，小车进行曲线运动绕过障碍物。
绕线轮(16)与立式一级变速器(4)通过槽轮(22)、主动拨盘(20)实现间歇运动。
与L形曲柄(6)联接的轴上装有正向安装单向轴承(21)，防止L形曲柄(6)向后转动。
与绕线轮(16)同轴的主动拨盘(20)上的反向安装单向轴承(19)，与前端正向安装单向轴承(21)断开。
本实用新型在遵守能量守恒与转换定律的前提下，将常规的“S”形曲线，转化为由直线和小圆弧连接形成的摆线，从而提高能量的利用率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车，具有车架(5)，所述车架(5)前端为梯形，所述车架(5)的前端装有前叉(9)，所述前叉(9)上安装前轮(7)，所述车架(5)左侧安装一个立式一级变速器(4)，所属车架(5)后侧两端的后轮轴承座(1)之间安装有后轮轴(17)，大齿轮轴(25)及槽轮轴(11)，所述后轮轴(17)两端安装后轮(2)，所述车架(5)的中间部位安装竖直的竖杆(13)，所述竖杆(13)的顶部安装滑轮(14)，所述滑轮(14)为定滑轮，所述滑轮(14)通过滑轮轴(15)安装在竖杆(13)上，所述大齿轮轴(25)的中间部位具有印花的绕线轮(16)，线绳的一端绕过滑轮(14)缠绕在绕线轮(16)上，线绳的另一端连接重物，所述后轮轴(17)上安装小齿轮(18)，所述小齿轮(18)与大齿轮(12)啮合，所述大齿轮(12)及槽轮机构的主动拨盘(20)安装在大齿轮轴(25)上，所述槽轮机构的主动拨盘(20)与槽轮(22)相啮合，所述槽轮(22)及立式一级变速器(4)安装在槽轮轴(11)上，所述立式一级变速器输出轴(26)通过空间连杆机构与前叉(9)连接，所述空间连杆机构包括L形曲柄(6)、套筒(23)、摆杆(10)，所述L形曲柄(6)一端与立式一级变速器(4)的输出轴相连，所述L形曲柄(6)另一端与套筒(23)通过鱼眼杆端轴承(24)连接，套筒(23)与摆杆(10)通过鱼眼杆端轴承(24)相连接，摆杆(10)通过前叉(9)中间的孔与前叉(9)相连，套筒(23)与鱼眼杆端轴承(24)通过螺纹连接组成可变连杆，其螺纹一个为正牙，一个为反牙。
2.根据权利要求1所述的一种以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车，其特征是绕线轮(16)与立式一级变速器(4)通过槽轮(22)、主动拨盘(20)实现间歇运动。
3.根据权利要求1所述的一种以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车，其特征是与L形曲柄(6)联接的轴上装有正向安装单向轴承(21)。
4.根据权利要求1所述的一种以重力势能驱动的具有方向控制功能的无碳小车，其特征是与绕线轮(16)同轴的主动拨盘(20)上的反向安装单向轴承(19)，与前端正向安装单向轴承(21)断开。
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| CN105788438A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-07-20 | 三峡大学 | 一种基于重力势能的s型行走越障示教小车及操作方法 |
| CN108116525A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-05 | 北京深醒科技有限公司 | 单驱动的机器人底盘 |
| CN108247600A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-07-06 | 北京深醒科技有限公司 | 基于槽轮机构的曲线运动的机器人底盘 |
| CN112274944A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-01-29 | 扬州工业职业技术学院 | 一种s型无碳小车 |
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