一種“s”形路徑行走的無碳小車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無碳小車，具體涉及一種“S”形路徑行走的無碳小車。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的提升，無碳的理念也越來越被人們提上研宄的課題。更潔凈、更環(huán)保、更節(jié)能、更高效的理念也深入人心。無碳小車即是在“無碳”理念下探索與開發(fā)的一種將重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并可用來驅(qū)動小車行走及轉(zhuǎn)向的裝置。
[0003]無碳小車是以4焦耳重力勢能為唯一能量的、具有連續(xù)避障功能的三輪小車。
[0004]由于重力勢能是固定的，因此，在一樣的重力勢能下，小車能走的更遠(yuǎn)、更穩(wěn)就成為判定無碳小車好壞的重要標(biāo)志。
[0005]現(xiàn)有的“S”形路徑行走的無碳小車的缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):
[0006](I)現(xiàn)有的無碳小車的行走機(jī)構(gòu)使用的齒輪過多，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不僅增加了制作成本，且多級傳動降低了重力勢能的利用率，導(dǎo)致小車行走的距離縮短。
[0007](2)現(xiàn)有的無碳小車的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是把線繩直接纏繞在驅(qū)動軸上，它需要的力矩較小，對小車的起步有影響，進(jìn)一步使無碳小車行駛的距離收到限制。
[0008](3)現(xiàn)有的無碳小車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用的是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，由于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位于車架前端表面在纏繞張緊繩及調(diào)試時(shí)，不便于操作，導(dǎo)致重心不穩(wěn)，易跑偏且容易翻車。
[0009](4)現(xiàn)有的無碳小車在行走過程中，隨著小車的行駛偏向會越來越大，導(dǎo)致小車的運(yùn)動軌跡準(zhǔn)確性越來越差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是無碳小車制作成本高、行走距離短、重力勢能利用率低、行走時(shí)重心不穩(wěn)，易跑偏。
[0011]為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種“S”形路徑行走的無碳小車，包括車架和設(shè)置在車架上的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動行走機(jī)構(gòu)行走，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)控制行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括定滑輪、線繩、勢能塊、繞線軸、大齒輪；定滑輪與車架固定連接，連接勢能塊的線繩繞過定滑輪纏繞在繞線軸上，繞線軸一端連接于大齒輪，另一端連接于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；所述的繞線軸采用多級臺階軸，包括兩個(gè)以上不同直徑的柱狀軸體，相鄰的柱狀軸體之間通過圓錐臺狀軸體連接，所述柱狀軸體的直徑大小沿著向大齒輪的方向逐次減小。
[0012]將繞線軸采用多級臺階軸，在小車剛開始起步的階段，線繩纏繞在直徑最大的一段的柱狀軸體上，隨著勢能塊由重力下降，重力勢能轉(zhuǎn)換成動能，小車啟動，因?yàn)橄噜彽闹鶢钶S體之間通過圓錐臺狀軸體連接，所以線繩會隨著軸體轉(zhuǎn)動沿著圓錐面自然的依次進(jìn)入下一個(gè)直徑較小的柱狀軸體上，臺階軸的級數(shù)越多，越便于調(diào)整，可以很好的糾正小車長距離行駛時(shí)產(chǎn)生的越來越大的行駛偏向，從而保證“S”形運(yùn)動軌跡準(zhǔn)確性更好。
[0013]進(jìn)一步的，所述行走機(jī)構(gòu)包括主動輪、從動輪和小齒輪，小齒輪與大齒輪嚙合傳動，小齒輪與主動輪同軸固定設(shè)置，主動輪與從動輪分別旋轉(zhuǎn)連接在車架的兩側(cè)，主動輪與從動輪的軸心重合。通過只設(shè)置一組大、小齒輪嚙合傳動，只對主動輪提供前進(jìn)動力，減小了重力勢能轉(zhuǎn)化為動能時(shí)的損失，使得無碳小車行走的距離加長；此外，從動輪隨著主動輪的移動而移動，二者之間產(chǎn)生速度差，使得無碳小車在行走以及轉(zhuǎn)向時(shí)，軌跡精度更好；最后，由于齒輪較少，且小車結(jié)構(gòu)簡單，也節(jié)約了小車的制作成本。
[0014]進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括前輪、前叉架、轉(zhuǎn)向軸、橫拉桿、縱拉桿、萬向節(jié)和曲柄盤，前輪軸連接在前叉架中，轉(zhuǎn)向軸連接在前叉架上，并與橫拉桿、縱拉桿和萬向節(jié)順序鉸鏈接，前述繞線軸一端連接大齒輪，另一端連接曲柄盤，曲柄盤與繞線軸同軸設(shè)置，所述橫拉桿與縱拉桿之間通過關(guān)節(jié)軸承鉸鏈接，曲柄盤上設(shè)有指向曲柄盤圓心處的條形調(diào)節(jié)孔，縱拉桿通過萬向節(jié)連接條形調(diào)節(jié)孔。轉(zhuǎn)向軸、橫拉桿、縱拉桿、萬向節(jié)和曲柄盤形成了曲柄連桿+搖桿的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減小，制造方便，獲得精度較高；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，更加穩(wěn)定；更加利于無碳小車轉(zhuǎn)向，保證了 “S”形行走路徑軌跡的穩(wěn)定性。
[0015]進(jìn)一步的，所述橫拉桿與縱拉桿之間通過關(guān)節(jié)軸承鉸鏈接，曲柄盤上設(shè)有指向曲柄盤圓心處的條形調(diào)節(jié)孔，縱拉桿通過萬向節(jié)連接條形調(diào)節(jié)孔。關(guān)節(jié)軸承可以調(diào)整橫拉桿與縱拉桿的長度，加長縱拉桿的長度可以加大小車前進(jìn)的距離，反之則減小，加大橫拉桿的長度，可以加大“S”形行走路線的轉(zhuǎn)彎半徑，反之則減小，同理，曲柄盤上設(shè)有與萬向節(jié)對應(yīng)的指向曲柄盤圓心處的條形調(diào)節(jié)孔，同樣的可以調(diào)整無碳小車的行走距離大小，這種設(shè)計(jì)，使得同一小車可以適應(yīng)多種轉(zhuǎn)彎半徑的彎度，增加了小車的使用范圍。
[0016]進(jìn)一步的，所述車架包括底板和設(shè)置在底板上的勢能塊吊架，所述定滑輪固定在勢能塊吊架的頂部，勢能塊可沿勢能塊吊架上下移動。
[0017]進(jìn)一步的，所述大齒輪的齒數(shù)為75-100，小齒輪的齒數(shù)為20-30。大齒輪和小齒輪的齒輪比保持在4:1左右，齒輪副傳遞動力的效果最好，保證進(jìn)一步提高小車行進(jìn)的長度。
[0018]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、費(fèi)用低，整車結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，行走距離長，是現(xiàn)有行走距離的1.5倍，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)穩(wěn)定，行走的S型軌跡準(zhǔn)確度高。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是本實(shí)用新型的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的內(nèi)容，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0023]本實(shí)用新型包括車架和設(shè)置在車架上的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動行走機(jī)構(gòu)行走，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)控制行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向。
[0024]所述車架包括底板5和設(shè)置在底板5上的勢能塊吊架，勢能塊吊架包括三角板12和對應(yīng)三角板12三個(gè)角設(shè)置的支撐柱14，支撐柱14的底部固定在底板5上，頂部連接三腳板12，底板5上還設(shè)有主動輪支座29、從動輪支座18、曲柄盤支座20。
[0025]所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括定滑輪13、線繩、勢能塊15、繞線軸21、大齒輪22 ;所述定滑輪13固定在支撐柱14頂部，且位于三角板12的下部，勢能塊15可沿勢能塊吊架上下移動，連接勢能塊15的線繩繞過定滑輪13纏繞在繞線軸21上，繞線軸21 —端連接于大齒輪22，另一端連接于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；所述的繞線軸21采用三級臺階軸，包括三個(gè)不同直徑的柱狀軸體27，相鄰的柱狀軸體27之間通過圓錐臺狀軸體26連接，所述柱狀軸體27的直徑大小沿著向大齒輪的方向逐次減小。
[0026]所述行走機(jī)構(gòu)包括主動輪24、從動輪17和小齒輪23，小齒輪23與大齒輪22嚙合傳動，為主動輪24提供前進(jìn)的動力，主動輪24的中心轉(zhuǎn)軸穿過主動輪支座29后與小齒輪23的軸心固定連接，從動輪17通過旋轉(zhuǎn)軸安裝在從動輪支座18上；主動輪24與從動輪17分別旋轉(zhuǎn)連接在車架的兩側(cè)，主動輪24與從動輪17的軸心重合。從動輪17隨著主動輪24的移動而移動，二者之間產(chǎn)生速度差，使得無碳小車在行走以及轉(zhuǎn)向時(shí)，軌跡精度更好。
[0027]所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括前輪軸1、前輪3、前叉架2、螺栓4、前輪軸承6、轉(zhuǎn)向軸7、橫拉桿8、縱拉桿10、萬向節(jié)11和曲柄盤16，所述的前輪3由前輪軸I以及螺栓4固定在前叉架2中，轉(zhuǎn)向軸7的底部依次穿過前輪軸承6和底板5后與前叉架2固定連接，轉(zhuǎn)向軸7、橫拉桿8、和縱拉桿10順序鉸鏈接，前述繞線軸21 —端連接大齒輪22，另一端連接曲柄盤16，曲柄盤16與繞線軸21同軸設(shè)置，所述橫拉桿8與縱拉桿10之間通過關(guān)節(jié)軸承9鉸鏈接，曲柄盤16上設(shè)有指向曲柄盤16圓心處的條形調(diào)節(jié)孔28，縱拉桿10上的萬向節(jié)11插入條形調(diào)節(jié)孔28內(nèi)與曲柄盤固定。
[0028]無碳小車行走前，首先根據(jù)預(yù)設(shè)路徑，用萬向節(jié)11調(diào)整曲柄盤16、用關(guān)節(jié)軸承9調(diào)整縱拉桿10的長度，隨著勢能塊15的降落，給無碳小車提供動力，用關(guān)節(jié)軸承調(diào)整橫拉桿8的長度來控制車輪的轉(zhuǎn)向，從而可以有效地控制小車行走的軌跡。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種“S”形路徑行走的無碳小車，包括車架和設(shè)置在車架上的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動行走機(jī)構(gòu)行走，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)控制行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向； 所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括定滑輪、線繩、勢能塊、繞線軸、大齒輪；定滑輪與車架固定連接，連接勢能塊的線繩繞過定滑輪纏繞在繞線軸上，繞線軸一端連接于大齒輪，另一端連接于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)； 其特征在于:所述的繞線軸采用多級臺階軸，包括兩個(gè)以上不同直徑的柱狀軸體，相鄰的柱狀軸體之間通過圓錐臺狀軸體連接，所述柱狀軸體的直徑大小沿著向大齒輪的方向逐次減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種“S”形路徑行走的無碳小車，其特征在于:所述行走機(jī)構(gòu)包括主動輪、從動輪和小齒輪，小齒輪與大齒輪嚙合傳動，小齒輪與主動輪同軸固定設(shè)置，主動輪與從動輪分別旋轉(zhuǎn)連接在車架的兩側(cè)，主動輪與從動輪的軸心重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種“S”形路徑行走的無碳小車，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括前輪、前叉架、轉(zhuǎn)向軸、橫拉桿、縱拉桿、萬向節(jié)和曲柄盤，前輪軸連接在前叉架中，轉(zhuǎn)向軸連接在前叉架上，并與橫拉桿、縱拉桿和萬向節(jié)順序鉸鏈接，前述繞線軸一端連接大齒輪，另一端連接曲柄盤，曲柄盤與繞線軸同軸設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種“S”形路徑行走的無碳小車，其特征在于:所述橫拉桿與縱拉桿之間通過關(guān)節(jié)軸承鉸鏈接，曲柄盤上設(shè)有指向曲柄盤圓心處的條形調(diào)節(jié)孔，縱拉桿通過萬向節(jié)連接條形調(diào)節(jié)孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的一種“S”形路徑行走的無碳小車，其特征在于:所述車架包括底板和設(shè)置在底板上的勢能塊吊架，所述定滑輪固定在勢能塊吊架的頂部，勢能塊可沿勢能塊吊架上下移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種“S”形路徑行走的無碳小車，其特征在于:所述車架包括底板和設(shè)置在底板上的勢能塊吊架，所述定滑輪固定在勢能塊吊架的頂部，勢能塊可沿勢能塊吊架上下移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4或6所述的一種“S”形路徑行走的無碳小車，其特征在于:所述大齒輪的齒數(shù)為75-100，小齒輪的齒數(shù)為20-30。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種“S”形路徑行走的無碳小車，其特征在于:所述大齒輪的齒數(shù)為75-100，小齒輪的齒數(shù)為20-30。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種“S”形路徑行走的無碳小車，其特征在于:所述大齒輪的齒數(shù)為75-100，小齒輪的齒數(shù)為20-30。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種 “S” 形路徑行走的無碳小車，包括車架和設(shè)置在車架上的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動行走機(jī)構(gòu)行走，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)控制行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、費(fèi)用低，整車結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)穩(wěn)定，行走的S型軌跡準(zhǔn)確度高。
【IPC分類】A63H31-08, A63H17-26, A63H17-00
【公開號】CN204582543
【申請?zhí)枴緾N201520222047
【發(fā)明人】陳洪軍, 米湯, 李茂旭, 靖銀平, 徐福鵬, 陳豐
【申請人】安徽科技學(xué)院
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月14日