CN208927595U - 一种无碳小车换向机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无碳小车换向机构，车架的一端转动连接转动柱，转动柱上设有横杆，横杆的两端均设有转向轮，车架上设支架、驱动轴、绕绳轴和换向轴，绕绳轴的两端设有第一圆轮和第二圆轮，第一圆轮上设有圆弧片，换向轴的两端设有绕线轮，绕线轮转向轮之间设有拉绳，右转向轮内侧，换向轴还紧配了橡皮轮，所述车架上对应第一圆轮的一侧设弹簧片，弹簧片上端设置了滑块，下端安装在平衡块上，中下段与橡皮轮相配，所述平衡块有圆柱销定位在车架上，能以圆柱销中心左右摆动，第二圆轮的两侧分别设有第一齿片和第二齿片，换向轴上设有第一齿轮，车架上设有第二齿轮，第二齿片与第二齿轮啮合，本实用新型提供一种能自动转向的无碳小车换向机构。

Description

一种无碳小车换向机构

技术领域

本实用新型涉及教学用品领域，更具体涉及一种无碳小车换向机构。

背景技术

现在创新教育课，主要采用图片文学等形式来启发教育学生，缺少实物教育，学生对这类复杂车辆构造，不容易理解和接受，无法激发学生创新兴趣。目前，各学校教学学生，设计的无碳小车换向机构各机构，都是传统机构的组合，缺少创新元素，无法加快培养更多创新人才。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种能自动转弯的无碳小车换向机构。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种无碳小车换向机构，包括车架，所述车架的一端转动连接有竖直的转动柱，所述转动柱上设有水平的横杆，所述横杆的两端均设有转向轮，所述车架上设有换向轴和绕绳轴，所述绕线轴连接有驱动机构，所述绕绳轴的两端分别设有第一圆轮和第二圆轮，所述第一圆轮上设有两块伸出第一圆轮的圆弧片，所述换向轴的两端均设有绕线轮，两个所述绕线轮分别与两个转向轮之间设有拉绳，换向轴上紧配有橡皮轮，所述车架上对应第一圆轮的一侧设有弹簧片和平衡块，弹簧片上端设置了滑块，下端安装在平衡块上，中下段与橡皮轮相配，所述平衡块通过圆柱销定位在车架上，以圆柱销中心左右摆动，所述第二圆轮的两侧分别设有第一齿片和第二齿片，所述换向轴上设有与第一齿片配合的第一齿轮，所述车架上设有与第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿片与第二齿轮啮合，所述第一齿片与第二齿轮相离。所述第二齿片与第一齿轮相离。

进一步的所述两个圆弧片设在第一圆轮的同侧，主动齿轮设于第一圆轮的最外侧。

综上所述，本实用新型的小车通过第一齿片和第二齿片的位置设置在运动时自动换向运动，利于学生的创新能力开发，提高学生的创新积极性。

附图说明

图1为本实用新型一种无碳小车换向机构的结构示意图；

图2为本实用新型一种无碳小车换向机构的部分剖面图；

图3为本实用新型一种无碳小车换向机构的第二圆轮处的结构示意图；

图4为本实用新型一种无碳小车换向机构的第一圆轮处的结构示意图；

图5为本实用新型一种无碳小车换向机构转向机构部分示意图一；

图6为本实用新型一种无碳小车换向机构转向机构部分示意图二。

标注说明：1、车架；2、第二圆轮；3、第一圆轮；4、主动齿轮； 5、圆弧片；6、换向轴；7、第二齿轮；8、绕线轮；9、第一齿轮； 10、第一齿片；11、第二拉绳；12、第二齿片；13、驱动轮；14、从动齿轮；15、驱动轴；16、转向轮；17、横杆；18、转动柱；19、绕绳轴；20、加强箍；21、第一拉绳21；22、重块22；23、定滑轮23； 24、平衡块24。25、弹簧片25；26、滑块26。27、橡皮轮27。28、圆柱销28。

具体实施方式

参照图1至6对本实用新型一种无碳小车换向机构的实施例作进一步说明。

一种无碳小车换向机构，包括车架1，所述车架1的一端转动连接有竖直的转动柱18，所述转动柱18上设有水平的横杆17，所述横杆17的两端均设有转向轮16，所述车架1上设有支架、驱动轴15、绕绳轴19和与绕绳轴19平行的换向轴6，所述支架上设有第一拉绳，所述第一拉绳的一端连接有重块，另一端盘绕在绕绳轴19上，所述绕绳轴19的两端分别设有第一圆轮3和第二圆轮2，所述第一圆轮3 上设有两块伸出第一圆轮3的圆弧片5，所述换向轴6的两端均设有绕线轮8，换向轴6上紧配有橡皮轮，所述车架1上对应第一圆轮3 的一侧设有弹簧片和平衡块，弹簧片上端设置了滑块，下端安装在平衡块上，中下段与橡皮轮相配，所述平衡块通过圆柱销定位在车架1 上，以圆柱销中心左右摆动，两个所述绕线轮8分别与两个转向轮 16之间设有第二拉绳11，所述车架1上对应第一圆轮3的一侧设有固定块，所述固定块上设有与换向轴6配合的刹车片，所述刹车片的一端设有与圆弧片5配合的压块，所述第二圆轮2的两侧分别设有第一齿片10和第二齿片12，所述换向轴6上设有与第一齿片10配合的第一齿轮9，所述车架1上设有与第一齿轮9啮合的第二齿轮7，所述第二齿片12与第二齿轮7啮合，所述第一齿片10与第二齿轮7 相离，所述第二齿片12与第一齿轮9相离，所述驱动轴15上设有驱动轮13，所述驱动轴15的一端设有从动齿轮14，所述第一圆轮3上设有与从动齿轮14配合的主动齿轮4。

工作原理：首先重物下落带动第一拉绳下降，从而带动第一拉绳盘绕的绕绳轴19转动，绕绳轴19转动带动第一圆轮3和第二圆轮2 转动，第一圆轮3上的主动齿轮4带动驱动轴15上的从动齿轮14转动，从而驱动轮13滚动，驱动小车前进，于此同时第二圆轮2在转动的过程中第一齿片10会与第一齿轮9啮合，第一齿轮9转动，从而带动换向轴6转动，需要说明的是换向轴6两端的绕线轮8的绕线方向是相反的，在换向轴6的转动的时候，左端绕线轮8盘绕左边第二拉绳11，通过第二拉绳11拉动横杆17转动。从而,左转向轮16 转动。同时，右端绕线轮8放出右边第二拉绳11线，使横杆17能转动。从而,右转向轮16转动。假设这时横杆17不平行于换向轴6，夹角为横杆17最大转向角度一半，夹角开口向左。所以，这时小车向右弯曲运动，弯曲半径越来越大，当第一齿片10中间齿与第一齿轮9啮合时，小车瞬时作直线运动，弯曲半径为无穷大。然后，小车向左弯曲运动，弯曲半径越来越小，当第一齿片10与第一齿轮9啮合脱离时，小车弯曲半径最小。这时，第一圆轮3上圆弧片5推动滑块，使弹簧片刹住了橡皮轮，从而刹住了换向轴6，这时横杆17不平行于换向轴6，夹角为横杆17最大转向角度一半，夹角开口向右，使小车在弯曲半径不变状态下，作圆周运动，滑块会压在圆弧片5上滑动。当第二圆轮2继续转动，转动一定角度后，滑块会脱离压在圆弧片5上面。同时，第二齿片12与第二齿轮7啮合，带动第二齿轮 7转动，第二齿轮7转动带动第一齿轮9反向转动，即小车向左弯曲运动。同时，弯曲半径越来越大，当第二齿片12中间齿与第二齿轮 7啮合时，小车瞬时作直线运动，弯曲半径为无穷大。然后，小车向右弯曲运动，弯曲半径越来越小，当第二齿片12与第二齿轮7啮合脱离时，小车向右弯曲运动，弯曲半径最小。这时，第一圆轮3上另一圆弧片5推动滑块，弹簧片刹住了橡皮轮，从而刹住了换向轴6，这时横杆17不平行于换向轴6，夹角为横杆17最大转向角度一半，夹角开口向左，使小车在弯曲半径不变状态下，作圆周运动，滑块会压在圆弧片5上面滑动。当第二圆轮2在转动一定角度后，滑块会脱离压在圆弧片5上面滑动。同时，第一齿片10与第一齿轮9啮合又要啮合，重复循环。

需要说明一，第一齿片10与第一齿轮9啮合，使第一齿轮9转动0.5圈，第二齿片12与第二齿轮7啮合，使第二齿轮7也是转动 0.5圈。由于第一齿片10与第二齿轮7相离，第二齿片12与第一齿轮9相离，在工作时，对应的齿片仅与对应的齿轮啮合，不会相互影响，确保小车的正常转向。

需要说明二：第一，当滑块不在圆弧片5上滑动时，也就是齿片与齿轮啮合时，依靠平衡块的重力，使弹簧片摆动原来位置，实现弹簧片与橡皮轮外圆之间以及滑块与圆轮外圆之间的间隙0.1-0.2毫米左右。保证齿片与齿轮啮合时，没有来时滑块和弹簧片的摩擦阻力矩，使小车有更大驱动力矩运动。第二，换向轴6右段上，紧配了摩擦系数大的橡皮轮，作为刹车轮，当齿片与齿轮啮合刚分离时，也就是圆弧片5推动滑块摆动时，通过弹簧片与橡皮轮接触，刹住换向轴6，以满足下一个齿片与齿轮正常啮合。第三，滑块选择摩擦系数很小材料制造。使小车所受摩擦阻力很小,从而实现小车保持正常运动。第四，平衡块摆动中心至滑块与圆弧片5接触点距离是平衡块摆动中心至弹簧片与橡皮轮接触点距离的6倍，这样设计只要滑块受到很小力，使橡皮轮上受到较大力。上述四个特征点组合，形成了新的技术特征-----齿片与齿轮啮合时，圆弧片5上和橡皮轮都没有受到摩擦力，也就是绕绳轴19和换向轴6没有受到摩擦阻力矩，保证了小车在弯曲半径及方向变化运动时，需要驱动力矩。而当齿片与齿轮啮合分离时，也就是滑块在圆弧片5上滑动，要消耗很小驱动力矩，因此，设计时让小车在弯曲半径固定状态下运动。即这时可以用相对小的驱动力矩，以满足小车正常运动。

需要说明三：第一，左、右绕线轮8直径d相等，左、右绕线轮 8盘绕或者放出第二拉绳11，绕线轮8最大转动0.5圈。第二，左、右第二拉绳11与横杆17接触点处直径2r0相等。第三，左、右第二拉绳11绳头与横杆17固定点到横杆17转动中心距离相等，即尺寸都是r。第四，左、右第二拉绳11与绕线轮8接触点到横杆17转动中心距离相等，即尺寸都是s。第五，不但s＝0.5(r+r×conβ0)(β 0为横杆17转动时与转向轴之间最大夹角值)，而且0.5(r-r×conβ0) 值是y0值的0.015倍以下。第六，左、右第二拉绳11用线径很小多股绳制造，线径相对于绕线轮8直径1/200左右，以保证左、右第二拉绳11可以采用弹性模量很大材料制造(如细钢丝等)，以保证横杆 17转动稳定性。上述特征组合形成新技术特征：当换向轴6正转，即左绕线轮8盘绕左第二拉绳11长度和右绕线轮8放出右第二拉绳 11长度相等。当换向轴6反转，即左绕线轮8放出左第二拉绳11长度和右绕线轮8盘绕右第二拉绳11长度也相等。满足机构转动几何形状尺寸，保证了转向机构可靠性和稳定性。

效果：转向机构简单化，特别是只要2根拉绳，就解决了需要多个机构来转换空间力和运动关系问题，制造成本大幅降低。

通过上述设置，实现小车的自动换向运动，利于学生的创新能力开发，提高学生的创新积极性。

本实施例中的驱动轮13采用了大弹性模量材料，使其滚动磨阻小，这样能使小车运动路程更长。

本实施例优选的所述支架上设有定滑轮，所述第一拉绳绕过定滑轮，减少第一拉绳的摩擦力。

本实施例优选的所述支架的中部设有加强箍20，用于加强支架的稳定性。

本实施例优选的所述两个圆弧片5设在第一圆轮3的同侧，主动齿轮4设于第一圆轮3的最外侧，便于安装主动齿轮4。

本实施例优选的所述从动齿轮14的两侧分别设有齿轮座和抱紧螺母，驱动轮13上承受小车和重块质量的75％左右，驱动轮13与桌面摩擦力大，使驱动小车运动时，不会打滑，同时小车转向轮16承受小车和重块质量的25％左右，使小车转弯时，转向轮16与地面有足够摩擦力，不会打滑。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种无碳小车换向机构，包括车架，其特征是：所述车架的一端转动连接有竖直的转动柱，所述转动柱上设有水平的横杆，所述横杆的两端均设有转向轮，所述车架上设有换向轴和绕绳轴，所述绕绳轴连接有驱动机构，所述绕绳轴的两端分别设有第一圆轮和第二圆轮，所述第一圆轮上设有两块伸出第一圆轮的圆弧片，所述换向轴的两端均设有绕线轮，两个所述绕线轮分别与两个转向轮之间设有拉绳,换向轴上紧配有橡皮轮，所述车架上对应第一圆轮的一侧设有弹簧片和平衡块，弹簧片上端设置了滑块，下端安装在平衡块上，中下段与橡皮轮相配，所述平衡块通过圆柱销定位在车架上，以圆柱销中心左右摆动,所述第二圆轮的两侧分别设有第一齿片和第二齿片，所述换向轴上设有与第一齿片配合的第一齿轮，所述车架上设有与第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿片与第二齿轮啮合，所述第一齿片与第二齿轮相离，所述第二齿片与第一齿轮相离。

2.根据权利要求1所述的一种无碳小车换向机构，其特征是：所述两个圆弧片设在第一圆轮的同侧，主动齿轮设于第一圆轮的最外侧。