CN209422953U - 一种可修正其s环形轨迹的无碳小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可修正其S环形轨迹的无碳小车。本无碳小车主要由车架、前轮、前叉、摆动摆杆、橡皮筋、凸轮、凸轮轴套、前轴、中间轴、后轴、主动齿轮、齿轮轴套、从动齿轮、粗支撑杆、细支撑杆、支撑环、滑轮架、定滑轮、重锤、绕线盘、后轴、后轮、主动后轮轴套、从动后轮轴套、滚动轴承、法兰盘轴承、重物挡板、紧定螺钉、螺栓及螺帽等构件组成，由传动机构、凸轮控制机构及动力机构等机构构成。该小车设计出独立的凸轮控制机构，方便零件拆装及轨迹调节，能对S环形轨迹的大小、形状及位置进行精准调整，在能量有限时稳定地走出更多的S环形轨迹。

Description

一种可修正其S环形轨迹的无碳小车

技术领域

本实用新型涉及可教学、益智的一种可修正其S环形轨迹的无碳小车。

背景技术

在大学机械类专业中，机械设计等课程需要直观的实物方便学生理解学习，无碳小车以其复杂结构及深刻内涵对于教学具有巨大的辅助作用。同时，在“大众创业，万众创新”的时代背景下，无碳小车的设计制作已成为国家级比赛。目前，S环形轨迹无碳小车普遍存在重锤碰壁致使车身不稳、传动机构摩擦大及小车行驶路程短等问题。基于全国大学生工程训练大赛要求，结合无碳小车及其轨迹的研究情况，特设计一种可修正其S环形轨迹的无碳小车，通过重锤重力势能转换为小车动能驱动小车完成自动避障行驶。

实用新型内容

本实用新型涉及的一种可修正其S环形轨迹的无碳小车，主要由车架、前轮、前叉、摆动摆杆、橡皮筋、凸轮、凸轮轴套、前轴、中间轴、后轴、主动齿轮、齿轮轴套、从动齿轮、支撑杆、支撑环、滑轮架、滑轮、重锤、绕线盘、后轴、主动后轮、从动后轮、主动后轮轴套、从动后轮轴套、滚动轴承、法兰盘轴承、重物挡板、紧定螺钉、螺栓及螺帽等零件组成。

本实用新型目的在于提供一种可调式S环形无碳小车，以解决目前无碳小车在行驶轨迹半径、形状、曲率上调节不便以及无碳小车行驶稳定性差、能量转换率低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

重物挡板以螺栓螺帽紧固于车架底部，六根支撑杆通过过盈装配以环形布置固定于车架，两个支撑环以过盈装配安装于六根支撑杆上。滑轮架通过过盈装配安装于两根粗支撑杆上端，定滑轮通过销轴安装于滑轮架，可绕着滑轮架中部销轴转动，细线一端系于重锤，一端系于绕线盘紧定螺钉。重锤置于四根细支撑杆与两根粗支撑杆所形成的环形框架内部。

优选地，四根细支撑细杆及两根粗支撑粗杆采用碳素材料制成呈环形分布，当重锤置于环形框架中降落，能保证重锤降落的竖直度而不晃动，增加小车稳定性。车架、重物挡板、支撑环及滑轮架由3D打印制成，能降低车身质量而又满足使用强度要求。

传动机构中，绕线盘以紧定螺钉固定于前轴，一级主动齿轮以螺栓螺帽紧固于齿轮轴套，齿轮轴套通过紧定螺钉紧固于前轴中部，前轴通过法兰盘轴承安装于车架前端前轴架，从动齿轮通过紧定螺钉紧固于中间轴中部，中间轴通过法兰盘轴承安装于车架中部中间轴轴架。二级主动齿轮通过螺栓螺钉与齿轮轴套紧固，齿轮轴套通过紧定螺钉紧固于中间轴，二级从动齿轮通过紧定螺钉紧固于传动轴一端，后轴通过法兰盘轴承安装于车架后端后轴架。

优选地，采用呈阶梯式的绕线盘，可克服小车自行启动时的惯性阻力，亦可通过不同直径的绕线盘调节小车速度。采用两级齿轮传动，可更换不同齿数与模数的齿轮改变传动比，以减少启动阻力、调节行驶速度。

控制机构中，摆动摆杆通过橡皮筋与凸轮边缘紧密接触，凸轮以螺栓螺帽配合紧固于凸轮轴套，凸轮轴套以紧定螺钉紧固与前轴一端。

优选地，采用凸轮转动时的推程及回程使摆动摆杆产生不同程度的偏移实现小车轨迹曲率交变。凸轮通过凸轮轴套以紧定螺钉安装于前轴一端，可适当微调紧定螺钉的紧固位置来调整凸轮位置，以改变小车行驶轨迹。

本实用新型具有以下优点：

可实现对S环形轨迹的振幅大小、形状和始点位置的调节，可通过改变传动比和更换凸轮实现轨迹粗调，可通过凸轮的位置实现轨迹微调，以此适应不同障碍物间距的竞赛场地。

附图说明

图1是无碳小车的整体结构示意图。

图2是车架及传动机构的示意图。

图3是运动结构与控制结构的示意图。

图4是车底示意图。

图中：1.滑轮架,2.粗支撑杆,3.支撑环,4.重锤,5.细支撑杆,6.车架,7.后轮,8.主动后轮轴套,9.二级主动齿轮,10.挡环,11.摆动摆杆,12.凸轮,13.细线,14.定滑轮,15.一级主动齿轮,16.齿轮轴套,17.凸轮轴套,18.一级从动齿轮,19.从动后轮轴套,20.螺栓,21, 螺帽,22.二级从动齿轮,23.后轴,24.中间轴,25.前轴,26.绕线盘,27.橡皮筋,28.前轮,29.前叉,30.法兰盘轴承,31.滚动轴承,32.重物挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，重物挡板32通过四对螺栓螺帽安装于车架6底部，粗支撑杆 2一端插入车架6中部的支撑杆槽内以过盈装配连接，细支撑杆5一端插入车架 6中部凹槽内，支撑杆槽底部与重物挡板32紧密接触。支撑环3通过自身的孔槽嵌套在粗支撑杆2与细支撑杆5上以过盈装配连接，定滑轮14通过销轴固定于滑轮架1可绕销轴转动，滑轮架1通过粗支撑杆槽与粗支撑杆上端连接。重锤 4置于支撑杆环形框架内，重锤4一端连接于细线13，细线13绕过定滑轮14 固定于绕线盘26的紧定螺钉。

绕线盘26与前轴25通过紧定螺钉紧固连接，凸轮12与凸轮轴套16通过螺栓螺帽紧固连接，凸轮轴套16与前轴25通过紧定螺钉紧固连接。一级主动齿轮 15通过螺栓螺帽与齿轮轴套16连接，齿轮轴套16与前轴25通过紧定螺钉紧固连接。前轴25与车架6通过法兰盘轴承30以过盈装配的方式连接，前轮28与滚动轴承31过盈装配后，滚动轴承31安装于前叉29。前叉29通过滚动轴承31 过盈装配安装在车架6前端的前叉槽上。摆动摆杆11与前叉29通过紧定螺钉紧固，橡皮筋27一端系于车架6固定位置，一端系于摆动摆杆11，使摆动摆杆11 一端始终于凸轮12边缘紧密接触。

如图2、图3所示，一级主动齿轮15通过螺栓螺帽紧固于齿轮轴套16，齿轮轴套16与前轴25通过紧定螺钉紧固连接，前轴25与车架6通过法兰盘轴承 30以过盈装配的方式连接。一级从动齿轮18与中间轴24通过紧定螺钉紧固。一级主动齿轮15与一级从动齿轮18通过齿轮啮合相连，二级主动齿轮9与齿轮轴套17通过螺栓螺帽紧固。齿轮轴套17与中间轴24一端通过紧定螺钉紧固，中间轴24与法兰盘轴承30相连，法兰盘轴承30安装于车架6中端法兰盘轴承孔内。二级从动齿轮22与后轴23一端通过紧定螺钉紧固。后轴23与法兰盘轴承30相连，法兰盘轴承30安装于车架6后端法兰盘轴承孔内。二级主动齿轮9 与二级从动齿轮22通过齿轮啮合相连。后轮7与主动后轮轴套8通过螺栓螺帽紧固，主动后轮轴套8与后轴23一端通过紧定螺钉紧固。后轮7与从动后轮轴套19通过螺栓螺帽紧固，从动后轮轴套19内安装滚动轴承31，后轴23一端与螺栓20相连，螺帽21与螺栓20配合。

启动小车时，反向转动车轮7通过齿轮传动使前轴25带动绕线盘26转动，依靠绕线盘26的转动带动细线使重锤沿环形支撑杆提升至规定高度，再通过紧定螺钉调整凸轮12安装位置，使摆动摆杆11与凸轮12初始位置相接触，则可将小车置于预定位置自启。若需调整小车轨迹，可通过更换不同模数与齿数的齿轮来改变轨迹振幅与周期，亦可通过更换凸轮或调整凸轮轴向安装位置微调轨迹。调整之后发车方法与前述方法相同。

Claims (4)

1.一种可修正其S环形轨迹的无碳小车，其特征在于：小车由车架、前轮、前叉、摆动摆杆、橡皮筋、凸轮、凸轮轴套、前轴、中间轴、后轴、主动齿轮、齿轮轴套、从动齿轮、细支撑杆、粗支撑杆、支撑环、滑轮架、定滑轮、重锤、绕线盘、后轮、主动后轮轴承、从动后轮轴套、轴承、法兰盘轴承、重物挡板、紧定螺钉、螺栓及螺帽等零件构成，其整体连接方式为：前轮通过滚动轴承与前叉相连，前叉上端穿过车架前端前叉孔内的滚动轴承，摆动摆杆通过紧定螺钉与前叉上端紧固，橡皮筋一端与摆动摆杆固连，一端与车架前端支架固连，两根粗支撑杆与四根细支撑杆以环形方式布置，细线一端与重锤相连，一端与绕线盘紧定螺钉相连，绕线盘通过紧定螺钉与前轴固定，一级主动齿轮通过螺栓螺帽与齿轮轴套紧固，齿轮轴套通过紧定螺钉与前轴中部紧固，前轴通过法兰盘轴承与车架前端前轴架相连，一级从动齿轮通过紧定螺钉与中间轴中部紧固，中间轴通过法兰盘轴承与车架中间轴轴架相连，二级主动齿轮通过螺栓螺钉与齿轮轴套紧固，齿轮轴套通过紧定螺钉与中间轴一端紧固，二级从动齿轮通过紧定螺钉与后轴一端紧固，后轮通过螺栓螺钉与后轮轴套紧固，后轮轴套通过紧定螺钉与后轴两端紧固，后轴通过法兰盘轴承与车架后端后轴架相连，重物挡板通过螺栓螺帽与车架底部紧固。

2.根据权利要求1所述的一种可修正其S环形轨迹的无碳小车，其特征是控制机构以凸轮带动摆动摆杆的方式控制前轮转向，摆动摆杆通过橡皮筋张力与凸轮边缘保持无缝接触，凸轮转动的推程及回程可使摆动摆杆产生不同程度的偏移，通过改变齿轮传动比可调节小车行程与凸轮转速，通过改变凸轮形状可调节小车运动轨迹。

3.根据权利要求1所述的一种可修正其S环形轨迹的无碳小车，其特征是传动机构采用多级齿轮传动，一级主动齿轮通过固连的轴套与前轴中部紧固，一级从动齿轮通过螺栓与中间轴中部紧固，二级主动齿轮通过固连的轴套与中间轴端部紧固，二级从动齿轮通过螺栓与后轴端部紧固，一级从动齿轮与二级主动齿轮共轴，通过多级齿轮传动可通过能量转换效率及增加小车行驶里程。

4.根据权利要求1所述的一种可修正其S环形轨迹的无碳小车，其特征是动力机构中小车动能由重锤重力势能提供，细线一端相连于重锤，一端相连于绕线盘紧定螺钉，两根支撑杆和四个支撑杆以环形方式布置，两个定滑轮可绕滑轮架中部销轴转动，重锤重力提供的细绳拉力在前轴产生力矩以驱动小车按预定轨迹行驶，可通过更换不同型号的定滑轮调节细线与绕线盘的竖向重合度，可通过更换不同直径的梯形启动盘调节小车行驶速度。