CN210251191U - 一种基于双凸轮推杆转向式s型无碳小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，包括整体车架、动力机构、传动机构和转向机构。该无碳小车采用双凸轮推杆式转向机构进行小车行驶路径的规则转向，两侧的凸轮推杆配合接触运动，相互约束，能保证小车行驶路径的对称性；以组合套筒的方式，可改变两根推杆之间的夹角，配合两个凸轮之间的距离，从而改变小车行驶路径的参数。本实用新型的无碳小车采用转向轮前盖，以降低整体车身的重心。本实用新型的双凸轮推杆式转向机构能够改善小车行驶路径的对称性，且结构简单，制造方便。

Description

一种基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车

技术领域

本实用新型涉及无碳小车技术领域，特别是涉及一种基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车。

背景技术

无碳小车是一种利用重力势能转换为动能，具有连续避开障碍物并能持续反复运动的三轮小车。其运动原理是利用4焦耳的重力势能为唯一能量，转换为动能，驱动三轮小车连续躲避障碍物行走，通过设计的转向机构来调节小车行驶的方向，从而实现避开障碍物的功能。然而现有的无碳小车转向机构各式各样，制作繁琐，制造工艺复杂，稳定性不高，左右路径不对称且能量损耗大。公开号为CN201810266643的实用新型专利申请所公开的一种S路径无碳小车，由车架及车架连接的转换机构、行走机构和转向机构组成，但是其凸轮结构较为简单，在小车的行驶路径上，可能存在于“S”路径差别加大的类别路径，小车易跑偏。公开号为CN201811136562的实用新型专利申请所公开的一种基于凸轮转向机构的“S”型轨迹无碳小车，由括前轮螺杆，前轮轴，前轮，转向支架，弹簧，弹簧摆杆，转向杆等组成，但是，其一，凸轮推杆只有一组，依靠弹簧恢复力即需要消耗一部分的能量；其二，仅仅依靠弹簧恢复力可能会存在误差，是S路径偏差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，以解决上述现有技术存在的问题，能够改善小车行驶路径的对称性，以固定转向轮前盖降低整体的重心，提高其稳定性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，包括整体车架、动力机构、传动机构和转向机构，

所述整体车架包括底板、转向轮前盖和三根立柱，所述转向轮前盖安装在所述底板的前端，三根所述立柱均匀分布并安装于所述底板顶端；

所述动力机构包括重力势能块、柔性线绳和定滑轮，所述柔性线绳的一端连接所述重力势能块，另一端绕过固定于三根所述立柱顶端的所述定滑轮后与绕线轴相连接；

所述传动机构包括多个传动齿轮、中间轴、驱动轮和从动轮，多个传动齿轮包括齿轮一、齿轮二齿轮三和齿轮四，所述绕线轴上固定有齿轮一，所述齿轮一与齿轮二相啮合，所述齿轮二固定于所述中间轴并与所述齿轮三同轴转动，所述齿轮三与齿轮四相啮合，所述齿轮四固定于驱动轴上，所述驱动轴的一端安装有所述驱动轮，另一端联结固定于带轴承的所述从动轮上；

所述转向机构包括凸轮轴、两个凸轮、两个凸轮推杆、组合套筒和转向轮，所述凸轮轴上的齿轮五与所述齿轮一相啮合，两个所述凸轮分别安装于所述凸轮轴的两端，两个所述凸轮推杆的一端连接在所述组合套筒上，另一端位于两个所述凸轮的前方；所述转向轮安装于所述转向轮前盖的下侧，所述组合套筒安装在所述转向轮前盖的顶端；

所述绕线轴、中间轴、驱动轴和凸轮轴均通过轴承座固定于所述底板上。

优选的，两个凸轮分别为第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮与第二凸轮呈180度反向对立安装。

优选的，所述组合套筒包括第一套筒和第二套筒，两个所述凸轮推杆包括第一凸轮推杆和第二凸轮推杆，所述第一凸轮推杆的一端固定于所述第一套筒上，另一端位于所述第一凸轮的前方；所述第二凸轮推杆的一端固定于所述第二套筒上，另一端位于所述第二凸轮的前方；所述第一套筒和第二套筒组装配合固定于所述转向轮顶部的支撑杆上。

优选的，所述第一凸轮推杆和第二凸轮推杆的与所述组合套筒的连接端可通过调节螺丝来调节角度。

优选的，所述转向轮通过轴承和插销联结在所述支撑杆的底部，所述支撑杆的顶部穿过所述转向轮前盖并与其相固定。

优选的，所述重力势能块选用砝码。

优选的，三根所述立柱的顶端和下部分别连接设置有立柱顶板和砝码底板，所述砝码的行程范围为自立柱顶板至所述砝码底板。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型中的基于双凸轮推杆转向式“S”型无碳小车，采用双凸轮推杆，进行无碳小车的规则转向运动，以改善现有无碳小车的稳定性和可靠性问题。本实用新型的双凸轮推杆式转向机构能够改善小车行驶路径的对称性，且结构简单，制造方便。

该无碳小车采用双凸轮推杆式转向机构进行小车行驶路径的规则转向，两侧的凸轮推杆配合接触运动，相互约束，能保证小车行驶路径的对称性；以组合套筒的方式，可改变两根推杆之间的夹角，配合两个凸轮之间的距离，从而改变小车行驶路径的参数。本实用新型的无碳小车采用转向轮前盖，以降低整体车身的重心。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是凸轮转向式S型无碳小车的整体结构示意图；

图2是凸轮转向式S型无碳小车的局部装配图；

图3是凸轮转向式S型无碳小车的侧视图；

图4是凸轮转向式S型无碳小车的转向结构图；

图5是凸轮转向式S型无碳小车的组合套筒分解示意图；

图6是凸轮转向式S型无碳小车的凸轮轮廓结构示意图。

图中：1-底板，2-转向轮前盖，3-转向轮，4-转向轮支撑杆，5-组合套筒调节螺丝，6-第一组合套筒，7-第二组合套筒，8-第一凸轮推杆，9-第一凸轮，10-齿轮一，11-凸轮轴，12-齿轮五，13-砝码底板，14-立柱，15-柔性线绳，16-定滑轮，17-立柱顶板，18-砝码，19-驱动轮，20-齿轮四，21-驱动轴，22-从动轮，23-第二凸轮，24-绕线轴，25-第二凸轮推杆，26-齿轮三，27-齿轮二。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，以解决上述现有技术存在的问题，能够改善小车行驶路径的对称性，以固定转向轮前盖降低整体的重心，提高其稳定性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

请参考图1-6，其中，图1是凸轮转向式S型无碳小车的整体结构示意图；图2是凸轮转向式S型无碳小车的局部装配图；图3是凸轮转向式S型无碳小车的侧视图；图4是凸轮转向式S型无碳小车的转向结构图；图5是凸轮转向式S型无碳小车的组合套筒分解示意图；图6是凸轮转向式S型无碳小车的凸轮轮廓结构示意图。

如图1-6所示，本实用新型提供一种基于凸轮转向式S型无碳小车，主要包括四部分：整体车架、动力机构、传动机构和转向机构。

整体车架包括小车底板1，转向轮前盖2，砝码底板13，立柱14，定滑轮16，立柱顶板17。

底板1水平放置，转向轮前盖2以螺丝固定在小车底板1前方，三根立柱14均匀分布，穿过砝码底板13固定在底板1上，立柱顶板17固定在立柱14顶端，定滑轮16联结在立柱顶板17上。

动力机构包括绕线轴24、柔性线绳15和砝码18。

绕线轴的绕线部分加工成锥形筒，柔性线绳15固定其上，缠绕定滑轮16栓在砝码18上，砝码放置与三根立柱14中间，以降落的高度落差获得重力势能。

传动机构包括齿轮一10、齿轮五12、凸轮轴11、齿轮二27、中间轴、齿轮三26、齿轮四20、驱动轴21、驱动轮19和从动轮22。

齿轮一10固定在绕线轴24一侧，以轴承座固定，(需要说明的是，本实例中的绕线轴24、中间轴、驱动轴21和凸轮轴11均以轴承座固定在底板1上，轴承座部分开U型连接孔，以便对小车齿轮啮合情况进行微调)，齿轮二27与齿轮一10相啮合，齿轮二27固定在中间轴上，齿轮三26与齿轮二27同轴转动，齿轮三26与齿轮四20相啮合，齿轮四20固定在驱动轴21上，驱动轴21一侧固定驱动轮19，另一侧联结有轴承的从动轮22。齿轮五12与齿轮一10相啮合，固定在凸轮轴12上。

转向机构包括第一凸轮9、第二凸轮23、第一凸轮推杆8、第二凸轮推杆25、第一套筒6，第二套筒7，支撑杆4，转向轮3。

第一凸轮9和第二凸轮23分别固定于凸轮轴11的两侧，呈180度反向对立，可通过螺丝调节凸轮之间的距离。第一凸轮推杆8和第二凸轮推杆25一端分别固定于第一套筒6和第二套筒7上，另一端分别于相配的凸轮相互接触，两根凸轮推杆呈一定的角度，可通过组合套筒调节螺丝5调节两根凸轮推杆的角度。

转向轮3通过插销和轴承联结在支撑杆4上，支撑杆4通过轴承联结在转向轮前盖2的下侧，一端穿过转向轮前盖2，第一套筒6和第二套筒7相结合，固定于支撑杆4上方，两根伸出的凸轮推杆中心与两个凸轮的偏心置于同一高度。转向轮3中切面在两根凸轮推杆夹角中间。

本实用新型具体应用过程简要说明如下：

柔性线绳15在锥形筒的绕线轴24上，一圈一圈反复缠绕，线绳再引出绕过定滑轮16，拴在砝码18上，砝码18沿竖直导轨向下运动，重力势能转化为动能，传动机构将动力传递至驱动轴21上的驱动轮19和凸轮轴11上的第一凸轮9和第二凸轮23，第一凸轮9和第二凸轮23配合组合套筒做规则转向，从而形成了小车的S型运动轨迹，以规定的参数避开障碍物。

当砝码18沿竖直下降，通过柔性线绳15带动绕线轴24转动，绕线轴通过二级传动齿轮将动力传递给驱动轴21，驱动轴带动驱动轮19转动，配合从动轮22驱动小车前进。

当砝码18沿竖直下降时，绕线轴24上的齿轮一同步将动力传递给齿轮五12，带动凸轮轴11转动，凸轮轴11两侧的凸轮作圆周运动，具有一定形状的凸轮配合相应的凸轮推杆进行点接触运动，两边的推杆均沿着凸轮外轮廓相接触约束。两个凸轮呈180度反向对立设置，则凸轮推杆是一边向前推动，另一边则同步向后回缩，从而达到小车规则转向的目的。

转动机构的转向方式具体如下：

当动力同步专递到凸轮轴11两边的凸轮，凸轮按照原定的传动比进行转动，凸轮推杆则与各个凸轮进行接触，通过具有一定形状的凸轮转动，第一凸轮9推动第一凸轮推杆8，推杆沿着凸轮外轮廓，推动至凸轮的顶尖点时，第二凸轮23同步转动，沿着凸轮外轮廓至低谷点，第二凸轮推杆25则刚好接触与低谷点，凸轮两边对称的过度阶段，如此运动，进行反复。

需要说明的是，本实用新型中的无碳小车，凸轮轴11上设置两个180度反向对立的凸轮，可实现两边凸轮的距离调节；两个相互反向对立凸轮前设置与其相配的凸轮推杆，可通过调节组合套筒实现两根凸轮推杆的角度调节；调节凸轮之间的距离和调节两根凸轮推杆的夹角可以实现无碳小车的“S”型路径参数；当一边凸轮以偏心转动，推动推杆向前运动，直至顶尖点，另一边的推杆则回缩至相配凸轮的低谷点，整个推动与回缩的过程中，两边的推杆始终与两边的凸轮相互接触约束；一边的凸轮推动推杆运动，实现小车的转向运动，另一边的凸轮推杆则以接触的方式进行约束，保证行驶路径的对称与准确性；底板1面位于驱动轮和从动轮中心以下较低位置，以降低小车整体的重心。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，其特征在于：包括整体车架、动力机构、传动机构和转向机构，

所述整体车架包括底板、转向轮前盖和三根立柱，所述转向轮前盖安装在所述底板的前端，三根所述立柱均匀分布并安装于所述底板顶端；

所述动力机构包括重力势能块、柔性线绳和定滑轮，所述柔性线绳的一端连接所述重力势能块，另一端绕过固定于三根所述立柱顶端的所述定滑轮后与绕线轴相连接；

所述传动机构包括多个传动齿轮、中间轴、驱动轮和从动轮，多个传动齿轮包括齿轮一、齿轮二齿轮三和齿轮四，所述绕线轴上固定有齿轮一，所述齿轮一与齿轮二相啮合，所述齿轮二固定于所述中间轴并与所述齿轮三同轴转动，所述齿轮三与齿轮四相啮合，所述齿轮四固定于驱动轴上，所述驱动轴的一端安装有所述驱动轮，另一端联结固定于带轴承的所述从动轮上；

所述转向机构包括凸轮轴、两个凸轮、两个凸轮推杆、组合套筒和转向轮，所述凸轮轴上的齿轮五与所述齿轮一相啮合，两个所述凸轮分别安装于所述凸轮轴的两端，两个所述凸轮推杆的一端连接在所述组合套筒上，另一端位于两个所述凸轮的前方；所述转向轮安装于所述转向轮前盖的下侧，所述组合套筒安装在所述转向轮前盖的顶端；

所述绕线轴、中间轴、驱动轴和凸轮轴均通过轴承座固定于所述底板上。

2.根据权利要求1所述的基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，其特征在于：两个凸轮分别为第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮与第二凸轮呈180度反向对立安装。

3.根据权利要求2所述的基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，其特征在于：所述组合套筒包括第一套筒和第二套筒，两个所述凸轮推杆包括第一凸轮推杆和第二凸轮推杆，所述第一凸轮推杆的一端固定于所述第一套筒上，另一端位于所述第一凸轮的前方；所述第二凸轮推杆的一端固定于所述第二套筒上，另一端位于所述第二凸轮的前方；所述第一套筒和第二套筒组装配合固定于所述转向轮顶部的支撑杆上。

4.根据权利要求3所述的基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，其特征在于：所述第一凸轮推杆和第二凸轮推杆的与所述组合套筒的连接端可通过调节螺丝来调节角度。

5.根据权利要求1所述的基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，其特征在于：所述转向轮通过轴承和插销联结在支撑杆的底部，所述支撑杆的顶部穿过所述转向轮前盖并与其相固定。

6.根据权利要求1所述的基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，其特征在于：所述重力势能块选用砝码。

7.根据权利要求6所述的基于双凸轮推杆转向式S型无碳小车，其特征在于：三根所述立柱的顶端和下部分别连接设置有立柱顶板和砝码底板，所述砝码的行程范围为自立柱顶板至所述砝码底板。

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