CN205340127U - 基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，包括底座、重物滑轮机构、前轮机构、后轮机构和转向机构，所述的后轮机构包括后主动轮、后从动轮、后轮支架和后轮轴，所述后轮轴上固定有线轮和橡胶轮，橡胶轮的下方设置有摩擦盘，并与摩擦盘紧密挤压配合，所述转向机构包括导杆连杆、导杆连接件和摆杆连接螺栓，摩擦盘的底端与导杆连杆的一端连接，导杆连杆的另一端与导杆连接件通过摆杆连接螺栓连接，导杆连接件还与前轮机构连接。本实用新型能够通过调节摆杆连接螺栓在导杆连接件上的滑槽中的位置，从而实现微调；橡胶轮与摩擦盘的接触半径的改变能使导杆连接件的摆动幅度在较大范围内变动，从而实现大范围的转角调节。

Description

基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车

技术领域

本实用新型涉及一种基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，属于无碳小车技术领域。

背景技术

基于摩擦轮的无碳小车采用三轮结构，前轮最大外径不小于Φ30mm，小车上装载一外形尺寸为60mmx20mm且质量不小于400g的实心圆柱型钢制质量块。该基于摩擦轮转向机构的无碳小车在前进时能够自动避开赛道上设置的障碍物(每间隔0.9-1.1米，放置一个直径20mm，高200mm的弹性障碍圆棒)。根据已有的无碳小车的竞赛公知资料，其有诸多不太完善的地方。根据现有可参考的资料，无碳小车设计中存在的最主要的问题是：转向机构可提供的转向角度范围较小，且转向机构占用了小车很大部分的空间。如：张思伟《无碳小车的设计》中小车的转向机构大小直接影响了小车的模型大小；王鹏博《一种三轮无碳小车的车体结构设计》中的小车的转向机构占据了小车很大部分的空间，导致小车体积较大，且转向范围有限；王斌《“无碳小车”的创新性设计》中小车的转向范围有限，不能实现连续调节。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，使其能够实现连续大范围的转向角度调控。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，包括底座、重物滑轮机构、前轮机构、后轮机构和转向机构，前轮机构安装在底座的前部，重物滑轮机构安装在底座的中部，重物滑轮机构具有定滑轮，所述的后轮机构包括后主动轮、后从动轮、后轮支架和后轮轴，后轮支架固定在底座上，后轮轴可转动地安装在后轮支架上，后主动轮和后从动轮安装在后轮轴的两端，所述后轮轴上固定有线轮和橡胶轮，线轮与定滑轮之间缠绕有牵引线，橡胶轮的下方设置有摩擦盘，并与摩擦盘紧密挤压配合，所述转向机构包括导杆连杆、导杆连接件和摆杆连接螺栓，摩擦盘的底端与导杆连杆的一端连接并带动导杆连杆转动，导杆连杆和导杆连接件上均设有滑槽，摆杆连接螺栓安装在导杆连杆和导杆连接件的滑槽上，导杆连杆的另一端与导杆连接件通过摆杆连接螺栓连接，导杆连接件还与前轮机构连接。

进一步提供了一种后主动轮、后从动轮的连接结构，所述的后主动轮通过安装轴安装在后轮轴上，后从动轮与后轮轴之间通过轴承连接。

进一步，所述的后主动轮与后轮轴之间以及后从动轮与后轮轴之间还安装有后轮轮毂。

进一步提供了一种前轮机构的具体结构，所述的前轮机构包括前轮和前轮支架，前轮安装在前轮支架上，前轮支架可转动地安装在底座上。

进一步为了更好地将转向机构与前轮机构连接，所述的转向机构还包括摆动连杆，摆动连杆的一端与导杆连接件连接，另一端通过前轮轴安装在前轮支架上。

进一步提供了一种重物滑轮机构的具体结构，所述的重物滑轮机构还包括用于支撑重物的定滑轮支架，定滑轮固定在定滑轮支架上，牵引线绕过定滑轮缠绕在线轮上，牵引线上悬挂重物。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：

1)在牵引线上的重物下落过程中，通过牵引线带动线轮转动，线轮带动后轮轴转动，使得后轮轴上的橡胶轮同时转动，橡胶轮通过摩擦引起摩擦盘转动，摩擦盘带动导杆连杆旋转，导杆连杆再通过摆杆连接螺栓驱动导杆连接件，最终带动前轮摆动；

2)本实用新型采用摩擦盘来实现无级转向，后主动轮和后从动轮均安装在后轮轴上，两轮之间无差速器，运用单轮驱动，通过轴承实现了自动差速匹配，既简化结构，节省成本，又能降低差速器附加的能量损失，节约了小车空间；

3)本实用新型能够通过调节摆杆连接螺栓在导杆连接件上的滑槽中的位置，能在较小范围内改变导杆连接件的摆动幅度，从而实现微调；橡胶轮与摩擦盘的接触半径的改变能使导杆连接件的摆动幅度在较大范围内变动，从而实现大范围的转角调节，最终实现大范围连续精确的转角调节；

4)本实用新型将转向机构全盘置于小车底部，节省了车体的上部空间，缩小了小车体积，而且该小车的转向机构采用片状机构，转向机构中部凹槽滑块机构，同时也减轻了小车质量；使用单轮驱动，在完成设计的要求下充分的考虑了外观和成本等问题，方便以后的扩展和进一步的开发。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的俯视示意图；

图3为本实用新型的后轮机构、转向机构以及前轮机构的连接关系示意图；

图中，1、底座，4、前轮支架，5、前轮，6、轴承，7、后轮轮毂，8、后轮轴，9-1、后主动轮，9-2、后从动轮，10、定滑轮支架，13、定滑轮，15、线轮，16、橡胶轮，18、摩擦盘，20、导杆连杆，21、导杆连接件，22、前轮轴，23、摆杆连接螺栓，29、后轮支架，30、摆动连杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1～3所示，一种基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，包括底座1、重物滑轮机构、前轮机构、后轮机构和转向机构，前轮机构安装在底座1的前部，重物滑轮机构安装在底座1的中部，重物滑轮机构具有定滑轮13，后轮机构包括后主动轮9-1、后从动轮9-2、后轮支架29和后轮轴8，后轮支架29固定在底座1上，后轮轴8可转动地安装在后轮支架29上，后主动轮9-1和后从动轮9-2安装在后轮轴8的两端，后轮轴8上固定有线轮15和橡胶轮16，线轮15与定滑轮13之间缠绕有牵引线，橡胶轮16的下方设置有摩擦盘18，并与摩擦盘18紧密挤压配合，转向机构包括导杆连杆20、导杆连接件21和摆杆连接螺栓23，摩擦盘18的底端与导杆连杆20的一端连接并带动导杆连杆20转动，导杆连杆20和导杆连接件21上均设有滑槽，摆杆连接螺栓23安装在导杆连杆20和导杆连接件21的滑槽上，导杆连杆20的另一端与导杆连接件21通过摆杆连接螺栓23连接，导杆连接件21还与前轮机构连接。

如图1所示，后主动轮9-1通过安装轴安装在后轮轴8上，后从动轮9-2与后轮轴8之间通过轴承6连接。

如图1～3所示，后主动轮9-1与后轮轴8之间以及后从动轮9-2与后轮轴8之间还安装有后轮轮毂7。

如图1～3所示，前轮机构包括前轮5和前轮支架4，前轮5安装在前轮支架4上，前轮支架4可转动地安装在底座1上。

如图1、3所示，转向机构还包括摆动连杆30，摆动连杆30的一端与导杆连接件21连接，另一端通过一前轮轴22安装在前轮支架4上。

如图1所示，重物滑轮机构还包括用于支撑重物的定滑轮支架10，定滑轮13固定在定滑轮支架10上，牵引线绕过定滑轮13缠绕在线轮15上，牵引线上悬挂有重物。

在牵引线上的重物下落过程中，通过牵引线带动线轮15转动，线轮15带动后轮轴8转动，使得后轮轴8上的橡胶轮16同时转动，橡胶轮16通过摩擦引起摩擦盘18转动，摩擦盘18带动导杆连杆20旋转，导杆连杆20再通过摆杆连接螺栓23驱动导杆连接件21，最终带动前轮5摆动。

本实用新型的角度调节原理如下：

当桩距改变时，可以调节橡胶轮16与摩擦盘18的接触半径，并配合摆杆连接螺栓23在摆动连接件21滑槽中的位置，找到准确的位置，从而实现所需要的运动轨迹，实现大范围较精确的转角微调。本实用新型具有大范围粗调与小范围微调两部分调节，其中摩擦盘18和橡胶轮16的接触半径可以实现大范围的转角调节，假设接触半径减小Δr，则摩擦盘18运动周长减小πΔr，转角的范围增加πΔr/导杆连杆20的长度，从而实现转角的大范围连续调整，其中Δr可连续改变；而改变摆杆连接螺栓23在导杆连接件21滑槽中的滑移距离的长短可实现微调，对小车转向角度实现精确调控；综合以上两个部分，该小车既可以实现大范围连续调节，又可以实现对小车转向角度较精确的控制。

本实用新型采用摩擦盘18来实现无级转向，后主动轮9-1和后从动轮9-2均安装在后轮轴8上，两轮之间无差速器，运用单轮驱动，通过轴承6实现了自动差速匹配，既简化结构，节省成本，又能降低差速器附加的能量损失，节约了小车空间；本实用新型能够通过调节摆杆连接螺栓23在导杆连接件21上的滑槽中的位置，能在较小范围内改变导杆连接件21的摆动幅度，从而实现微调；橡胶轮16与摩擦盘18的接触半径的改变能使导杆连接件21的摆动幅度在较大范围内变动，从而实现大范围的转角调节，最终实现大范围连续精确的转角调节；本实用新型将转向机构全盘置于小车底部，节省了车体的上部空间，缩小了小车体积，而且该小车的转向机构采用片状机构，转向机构中部凹槽滑块机构，同时也减轻了小车质量；使用单轮驱动，在完成设计的要求下充分的考虑了外观和成本等问题，方便以后的扩展和进一步的开发。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，包括底座(1)、重物滑轮机构、前轮机构、后轮机构和转向机构，前轮机构安装在底座(1)的前部，重物滑轮机构安装在底座(1)的中部，重物滑轮机构具有定滑轮(13)，所述的后轮机构包括后主动轮(9-1)、后从动轮(9-2)、后轮支架(29)和后轮轴(8)，后轮支架(29)固定在底座(1)上，后轮轴(8)可转动地安装在后轮支架(29)上，后主动轮(9-1)和后从动轮(9-2)安装在后轮轴(8)的两端，所述后轮轴(8)上固定有线轮(15)和橡胶轮(16)，线轮(15)与定滑轮(13)之间缠绕有牵引线，其特征在于：橡胶轮(16)的下方设置有摩擦盘(18)，并与摩擦盘(18)紧密挤压配合，所述转向机构包括导杆连杆(20)、导杆连接件(21)和摆杆连接螺栓(23)，摩擦盘(18)的底端与导杆连杆(20)的一端连接并带动导杆连杆(20)转动，导杆连杆(20)和导杆连接件(21)上均设有滑槽，摆杆连接螺栓(23)安装在导杆连杆(20)和导杆连接件(21)的滑槽上，导杆连杆(20)的另一端与导杆连接件(21)通过摆杆连接螺栓(23)连接，导杆连接件(21)还与前轮机构连接。

2.根据权利要求1所述的基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，其特征在于：所述的后主动轮(9-1)通过安装轴安装在后轮轴(8)上，后从动轮(9-2)与后轮轴(8)之间通过轴承(6)连接。

3.根据权利要求2所述的基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，其特征在于：所述的后主动轮(9-1)与后轮轴(8)之间以及后从动轮(9-2)与后轮轴(8)之间还安装有后轮轮毂(7)。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，其特征在于：所述的前轮机构包括前轮(5)和前轮支架(4)，前轮(5)安装在前轮支架(4)上，前轮支架(4)可转动地安装在底座(1)上。

5.根据权利要求4所述的基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，其特征在于：所述的转向机构还包括摆动连杆(30)，摆动连杆(30)的一端与导杆连接件(21)连接，另一端通过一前轮轴(22)安装在前轮支架(4)上。

6.根据权利要求1所述的基于空间连杆和摩擦轮机构的无级转向的无碳小车，其特征在于：所述的重物滑轮机构还包括用于支撑重物的定滑轮支架(10)，定滑轮(13)固定在定滑轮支架(10)上，牵引线绕过定滑轮(13)缠绕在线轮(15)上，牵引线上悬挂有重物。