8字形行走的無碳小車的制作方法

本發明涉及一種機械競賽用車，具體涉及一種8字形行走的無碳小車。

背景技術：

無碳小車是一種利用重力勢能為唯一能量的、具有連續避障功能的三輪小車。對于8字項目無碳小車，大賽要求小車具有調距功能，在重力作用下，可以準確重復地走出8字軌跡。小車的能量是1kg的勢能塊下降400mm所提供的動能，樁距范圍為300mm～500mm。在以上條件下，想要提高小車競賽成績，必須注意以下幾點：首先，因為提供的能量相同，要想繞行的圈數更多，就要考慮減少小車重量和摩擦能量損失。但是減少的重量太多又會使小車抓地力不足而產生軌跡偏移，影響競賽成績。其次，小車從設計，加工再到裝配等一系列過程中，會產生不可避免的誤差，影響小車軌跡的準確性，所以必須設計一種可調節轉向擺角大小的微調機構，人為手動地減小誤差，保證小車的競賽成績。最后，小車必須具備有可實現變距的調距機構，以滿足不同樁距的競賽要求。傳統的8字形路徑行走無碳小車存在結構復雜、重力勢能利用率低、啟動力矩不平穩、易翻車、運動軌跡準確性差、調節精準度低等等缺點。

中國申請號為2015202523884的發明，公開了一種8字軌跡重力勢能無碳小車，包括重力組件、凸輪軸組件、轉向微調機構、四級變速機構。轉向微調機構包括固定支座、前輪立軸、轉向固定架、前輪、前輪支架、支板、第二刻度盤、第二鎖緊螺母、擺桿、擺桿軸、軸承座、導軌、第一鎖緊螺母、第一刻度盤、立軸旋轉座、齒輪、第二絲杠、滑動桿、第一固定塊、第二固定塊、第二絲母、齒條、第一絲母、第一絲杠。四級變速機構包括中齒輪、小齒輪、滑移齒輪、滑移齒輪軸、可調支桿、鎖緊旋鈕、內支架、固定塊、驅動軸、小驅動齒輪、大驅動齒輪、齒輪軸、大齒輪、驅動輪、中驅動齒輪、支柱、外支架。該小車雖節能環保、誤差小、運行軌跡準確，但仍存在以下缺陷：該無碳小車包括重力組件、凸輪軸組件、轉向微調機構、四級變速機構四個部件，結構復雜、難以制造，四級變速機構包括多個齒輪，齒輪多、增加制作成本，且多級傳動降低了重力勢能的利用率，縮短小車的行走距離。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種8字形行走的無碳小車，本無碳小車設置傳動比為1:3.76的一級傳動齒輪，結構簡單緊湊、制作成本低，采用雙聯輪轉換，重力勢能利用率高，小車行走的距離長，。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案：

8字形行走的無碳小車，包括車架和設于車架上的重力機構、驅動傳動機構、凸輪機構、轉向機構；所述重力機構包括設于車架上的立筒、設于立筒頂端的雙聯輪，該雙聯輪上纏繞一柔性線繩，該繞柔性線繩一端連接有一勢能塊、另一端纏繞在繞線軸上；所述驅動傳動機構包括設于繞線軸一端的驅動齒輪、與驅動齒輪嚙合的從動齒輪，且所述從動齒輪與所述驅動齒輪的傳動比為1:3.76，所述從動齒輪套設在固定于車架上的右后輪軸上，該右后輪軸的一端設有作為驅動輪的右后輪，所述驅動傳動機構還包括固定于車架上的左后輪軸和設于左后輪軸上的作為從動輪的左后輪，且所述右后輪、左后輪對稱設于立筒的兩側；所述凸輪機構包括設于繞線軸另一端的凸輪，所述凸輪通過軸承套連接有一滾子，該滾子與固定于車架上、且呈倒L型的推桿組件連接；所述轉向機構包括設于推桿組件上的線性軸承，所述線性軸承包括滑塊和設于滑塊下的圓柱形滑軌，所述線性軸承一側設有用于對中性調節的擺角調節桿，該擺角調節桿與第一千分尺測微頭連接，且所述線性軸承、第一千分尺測微頭均與用于擺角大小的擺角組件垂直連接，所述擺角組件從下往上依次設有擺角滑槽、第二擺角調節、擺角滑塊，且所述轉角調節內設有第二分尺測微頭，所述轉角組件的下方連接一穿進車架前端下的前叉套，該前叉套兩側設有前車輪支撐，兩前車輪支撐之間連接有一轉軸，該轉軸上設有一前車輪。

作為優選技術方案，為了限制無碳小車整體的重量，減小摩擦力，使無碳小車盡量勻速平穩運行，確保運動軌跡的準確性高，所述車架是由航空鋁合金材料制成的。

作為優選技術方案，為了進一步減輕車架的重量，減小摩擦力，同時使前車輪轉動更加靈敏，有效提高無碳小車運行軌跡的精確度，所述車架前端、前車輪支撐上均開設有孔洞。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果：

1、設置傳動比為1:3.76的一級傳動齒輪，改變現有多級傳動的結構，結構簡單緊湊、制作成本低，采用雙聯輪轉換，重力勢能利用率高，小車行走的距離長；采用兩個千分尺結合線性軸承，便于拆裝和調試，且調節精準、誤差小，確保8字形運行軌跡精確。

2、車架由航空鋁合金材料制成，無碳小車整體質量輕，有效減小摩擦力，使無碳小車盡量勻速平穩運行，確保運動軌跡的準確性高。

3、車架前端、前車輪支撐上均開設有孔洞，進一步減輕車架的重量，減小摩擦力，同時使前車輪轉動更加靈敏，有效提高無碳小車運行軌跡的精確度。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步地詳細說明。

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的俯視圖；

附圖標號：1、車架，2、立筒，3、雙聯輪，4、繞線軸，5、驅動齒輪，6、從動齒輪，7、右后輪軸，8、右后輪，9、左后輪軸，10、左后輪，11、凸輪，12、推桿組件，13、滑塊，14、圓柱形滑軌，15、第一擺角調節，16、第一千分尺測微頭，17、擺角滑槽，18、第二擺角調節，19、擺角滑塊，20、第二千分尺測微頭，21、前叉套，22、前車輪支撐，23、前車輪。

具體實施方式

如圖1、和2所示提出本發明一種具體實施例，8字形行走的無碳小車，包括車架1和設于車架1上的重力機構、驅動傳動機構、凸輪機構、轉向機構；所述重力機構包括設于車架1上的立筒2、設于立筒2頂端的雙聯輪3，該雙聯輪3上纏繞一柔性線繩，該繞柔性線繩一端連接有一勢能塊、另一端纏繞在繞線軸4上，本發明設置勢能塊為重錘；所述驅動傳動機構包括設于繞線軸4一端的驅動齒輪5、與驅動齒輪5嚙合的從動齒輪6，且所述從動齒輪6與所述驅動齒輪5的傳動比為1:3.76，所述從動齒輪6套設在固定于車架1上的右后輪軸7上，該右后輪軸7的一端設有作為驅動輪的右后輪8，所述驅動傳動機構還包括固定于車架1上的左后輪軸9和設于左后輪軸9上的作為從動輪的左后輪10，所述右后輪8、左后輪10對稱設于立筒2的兩側、且其的直徑大小相同；所述凸輪機構包括設于繞線軸4另一端的凸輪11，所述凸輪通過軸承套連接有一滾子，該滾子與固定于車架上、且呈倒L型的推桿組件12連接；所述轉向機構包括設于推桿組件12上的線性軸承，所述線性軸承包括滑塊13和設于滑塊13下的圓柱形滑軌14，所述線性軸承一側設有用于對中性調節的第一擺角調節15，該第一擺角調節桿15與第一千分尺測微頭16連接，且所述線性軸承、第一千分尺測微頭16均與用于擺角大小的擺角組件垂直連接，所述擺角組件從下往上依次設有擺角滑槽17、第二擺角調節18、擺角滑塊19，且所述轉角調節18內設有第二分尺測微頭20，所述轉角組件的下方連接一穿進車架1前端下的前叉套21，該前叉套21兩側設有前車輪支撐22，兩前車輪支撐22之間連接有一轉軸，該轉軸上設有一前車輪23。本實施例設置小車完成一個8字形軌跡周期的運行，弧長近似為1.89m，在此過程中小車前車輪23完成8字形軌跡需要的轉向，以滿足小車重復繞障的要求。假設右后輪8、左后輪10的直徑為160mm，可計算出小車行走一個周期，后輪轉過的圈數為n＝1.89m/0.16兀m＝3.76圈，即小車右后輪8、左后輪10與前車輪23轉向要通過1：3.76倍的速比減速后，再驅動前車輪23轉向，才能滿足8字形軌跡的重復繞障。

所述車架1是由硬鋁合金材料制成的，硬鋁合金的密度相對較小，有效減輕無碳小車整體的重量，從而減小無碳小車與地面的摩擦力，使無碳小車盡量勻速平穩運行，確保運動軌跡的準確性高。

所述車架1前端、前車輪支撐22上均開設有孔洞，進一步減輕車架1的重量，減小摩擦力，同時使前車輪23轉動更加靈敏，有效提高無碳小車運行軌跡的精確度。

本發明使用時：由勢能塊的重力通過柔性線繩的纏繞將勢能轉化而來的動能帶動繞線軸4旋轉，同時帶動在繞線軸4上兩端的驅動齒輪5和凸輪11轉動，驅動齒輪5通過齒輪傳動將動力傳遞給從動齒輪6，從動齒輪6通過右后輪軸7帶動右后輪8轉動，左后輪10也跟著轉動，進而驅動小車前進。在凸輪11隨著繞線軸4同步轉動時，嵌入凸輪4槽中的滾子帶動線性軸承上的滑塊13前后移動，使推桿組件12前后移動，從而使擺角調節15得到動力，推動與其垂直連接的擺角組件中的轉角滑槽17做間歇轉動，進而改變前車輪23的擺角來實現前車輪23的轉向。在轉向過程中擺角的大小由第二千分尺測微頭20來實現微調，決定了小車行走軌跡的周長，小車與障礙物之間的距離增大提高繞障性能。為了調整小車行走軌跡的一致性，實現繞中心旋轉微量調節，利用第一千分尺測微頭16來實現，使小車自動繞8字形的軌跡行駛，來繞開障礙物。

當然，上面只是結合附圖對本發明優選的具體實施方式作了詳細描述，并非以此限制本發明的實施范圍，凡依本發明的原理、構造以及結構所作的等效變化，均應涵蓋于本發明的保護范圍內。