本發(fā)明涉及自行小車，尤其涉及以重力勢能驅(qū)動可多扭矩控制速度的自行小車。

背景技術(shù)：

重力勢能驅(qū)動自控行走小車是一種將重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來驅(qū)動小車行走的裝置，小車為三輪結(jié)構(gòu)，其中前輪為轉(zhuǎn)向輪，兩個后輪為行進(jìn)輪，小車行進(jìn)的所需能量來自給定的重力勢能，并采用電控機(jī)構(gòu)控制小車的轉(zhuǎn)向。

在自行小車的比賽過程中，根據(jù)規(guī)則以自行小車行進(jìn)的距離和繞過障礙物的數(shù)量來評定成績。賽道設(shè)置為環(huán)形，中心線長30m，小車在行進(jìn)過程中除在水平賽道上繞障外，還需爬上一個高為40mm的坡道，上坡坡度3°，長約706mm；在坡頂行進(jìn)250mm后，再下坡，下坡坡度1.5°，長約1527mm。小車有兩個起跑線，分別位于水平繞障賽道和上坡坡道的前1m以上某處。

如果自行小車只設(shè)計成一種扭矩輸出，扭矩過高，雖能爬上坡，但會導(dǎo)致行走速度過高，在繞障及拐彎時將會因慣性側(cè)翻；扭矩過低，行走速度上不來將爬不上坡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種以重力勢能驅(qū)動可多扭矩控制速度的自行小車，采用具有不同軸徑的繞線軸，當(dāng)小車采用不同的繞線方式，行進(jìn)到不同的賽道階段時，隨著標(biāo)準(zhǔn)砝碼的下落，帶動繞線軸旋轉(zhuǎn)，使小車具有不同的驅(qū)動扭矩和不同的行進(jìn)速度，以實(shí)現(xiàn)爬坡、下坡和繞障礙等功能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

以重力勢能驅(qū)動可多扭矩控制速度的自行小車，具有底板，底板的后端兩側(cè)各設(shè)有一個行進(jìn)輪，兩個行進(jìn)輪通過設(shè)置在底板上的行進(jìn)輪軸連接，所述行進(jìn)輪軸上設(shè)有小齒輪；還包括繞線軸，所述繞線軸為多軸頸階梯軸，繞線軸設(shè)置在底板上，繞線軸的一端上設(shè)有大齒輪，所述大齒輪和小齒輪嚙合，底板的中間垂直設(shè)有支架，支架的頂端設(shè)有滑輪，線繩的一端繞過滑輪纏繞在繞線軸上，線繩的另一端連接標(biāo)準(zhǔn)砝碼。

優(yōu)選地，所述繞線軸的中間軸頸軸徑為dmax，左邊軸頸軸徑依次為d2和d1，右邊軸頸軸徑依次為d3和d4，其中dmax大于d2、d1、d3和d4，d2≠d1，d3≠d4。

優(yōu)選地，所述線繩的一端從繞線軸的中間軸頸向左邊軸頸或右邊軸頸依次繞線。

優(yōu)選地，所述線繩的一端從繞線軸的一端依次經(jīng)過中間軸頸向另一端繞線。

優(yōu)選地，所述繞線軸的中間軸頸的軸肩上設(shè)有繞線防滑槽。

優(yōu)選地，所述繞線軸上還設(shè)有穿線孔，通過穿線孔將線繩的一端固定于繞線軸4上。

本發(fā)明的有益效果：

1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)重力勢能多扭矩輸出僅與繞線軸頸的排列順序和個數(shù)有關(guān)，適應(yīng)性強(qiáng)。

2)本發(fā)明整個重力勢能輸出裝置對制造精度要求都不高，零件數(shù)量少，制造成本比較低，材質(zhì)可采用鋁合金制成，重量輕。

3)本發(fā)明的線繩繞線時只需根據(jù)賽道階段所需輸出扭矩和行進(jìn)速度的要求選擇起止繞線軸頸和各自繞圏數(shù)即可，操作簡便、快捷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述以重力勢能驅(qū)動可多扭矩控制速度的自行小車的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為本發(fā)明所述的繞線軸的軸向剖面圖。

圖4為本發(fā)明所述的繞線軸的軸視圖。

圖5為自行小車參加比賽的賽道示意圖。

其中：

1.標(biāo)準(zhǔn)砝碼；2.滑輪；3.線繩；4.繞線輪；5.大齒輪；6.小齒輪；7.行進(jìn)輪；8.底板；9.支架；10.繞線防滑槽；11.穿線孔；12.第二起跑線；13.彎道；14.障礙；15.賽道；16.第一起跑線；17.下坡道；18.上坡道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的以重力勢能驅(qū)動可多扭矩控制速度的自行小車，包括底板8，底板8的后端兩側(cè)各設(shè)有一個行進(jìn)輪7，兩個行進(jìn)輪7通過設(shè)置在底板8上的行進(jìn)輪軸連接，所述行進(jìn)輪軸上設(shè)有小齒輪6；還包括繞線軸4，如圖3所示，所述繞線軸4為多軸徑階梯軸，繞線軸4設(shè)置在底板8上，繞線軸4的中間段軸徑為dmax，左邊段軸徑依次為d2和d1，右邊段軸徑依次為d3和d4。如圖4所示，繞線軸4的中間軸頸的軸肩上設(shè)有繞線防滑槽10，繞線軸4上還設(shè)有穿線孔11，通過穿線孔11將線繩3的一端固定于繞線軸4上。

繞線軸4的一端上設(shè)有大齒輪5，所述大齒輪5和小齒輪6嚙合，底板8的中間垂直設(shè)有支架9，支架9的頂端設(shè)有滑輪2，繞線3的一端繞過滑輪2纏繞在繞線軸4上，有兩種繞線方式，方式一：線繩3的一端從繞線軸4的中間軸頸向左邊軸頸或右邊軸頸依次繞線；方式二：線繩3的一端從繞線軸4的向左邊軸頸或右邊軸頸向中間軸頸依次繞線。方式三：從繞線軸4的左邊軸頸或右邊軸頸依次經(jīng)過中間軸頸向右邊軸頸或左邊軸頸依次繞線。線繩3的另一端連接標(biāo)準(zhǔn)砝碼1。

本發(fā)明的工作原理：

小車的驅(qū)動力決定于繞線軸4的軸頸，軸頸的直徑越大，輸出的驅(qū)動扭矩就越大，小車就能獲得較大的驅(qū)動力和較高的行駛速度；軸頸的直徑越小，輸出的驅(qū)動扭矩就越小，小車獲得的驅(qū)動力就較小，行駛速度也較低。

如果繞線軸4具有多種不同直徑的繞線軸頸，當(dāng)線繩3繞在不同直徑的繞線軸頸上時，小車獲得的輸出驅(qū)動扭矩就有多種。

本實(shí)施例中，取支架9的高度為400mm，為防止繞線從軸頸分別過渡到軸頸時繞線打滑，在軸頸的兩側(cè)面設(shè)計有繞線防滑槽10，繞線軸4上還設(shè)有穿線孔11，通過穿線孔11將線繩3的一端固定于繞線軸4上。大齒輪5和小齒輪6的齒數(shù)比設(shè)計為z大齒輪∶z小齒輪＝4∶1，并將行進(jìn)輪7的直徑設(shè)計為

小車的比賽賽道如圖5所示，

本實(shí)施例中采用方式一繞線，自行小車從第二起跑線起跑，標(biāo)準(zhǔn)砝碼1下落的高度和自行小車行進(jìn)的理論距離如表1所示：

表1.方式一繞線

本實(shí)施例中采用方式三繞線，自行小車從第一起跑線起跑，標(biāo)準(zhǔn)砝碼1下落的高度和自行小車行進(jìn)的理論距離如表2所示：

表2.方式三繞線

采用第一種繞線方式，小車采用的繞線方式從第二起跑線12起跑，經(jīng)2m長水平賽道的加速后，能爬上3°的斜坡，到達(dá)坡頂時速度降為較低，并在250mm長的水平段繞線方式從的軸頸過渡到的軸頸后下坡，然后逐漸加速，下坡后跑完余下的直道和另一端的彎道，在到達(dá)障礙賽道時采用的繞線方式行進(jìn)，行駛距離達(dá)到18.1m，此時，標(biāo)準(zhǔn)砝碼1降到底部，小車仍有一定的速度，滑行至速度降為0，滑行距離約3m左右；這樣行駛的距離將達(dá)到37m以上。

采用第三種繞線方式，小車采用的繞線方式從第一起跑線16起跑后，采用的繞線方式行進(jìn)的距離達(dá)到18.4m，將能完全跑完障礙賽道和彎道13，在距彎道13結(jié)束左右時采用的繞線方式加速，經(jīng)過2m的加速后爬坡，到達(dá)坡頂后，采用的繞線方式減速行駛，經(jīng)下坡加速，到達(dá)坡底后，速度得到提升，行駛11m左右后，標(biāo)準(zhǔn)砝碼1降到底部，此時，小車仍有一定的速度，滑行至速度降為0，滑行距離約3m；這樣行駛的距離將達(dá)到35m以上。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。