一种走“S”形轨迹的无碳小车论文和设计-张乾

全文摘要

本实用新型公开了一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：小车分为转向机构、原动机构、传动机构、微调机构和行驶机构，本实用新型设计精准，传动与转向配合，使用微调机构来减小误差对实际行走曲线所带来的偏差，小车走出轨迹更符合竟赛要求，小车结构紧凑，底盘较低能保证小车行驶过程中的平稳性，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。

主设计要求

1.一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：结构包括转向机构、原动机构、传动机构、微调机构和行驶机构；转向机构包括转向轮与前叉配合安装在小车底部底盘上，前叉外部通过连接件固定安装设置有前叉支座，前叉通过前叉孔与摇杆连接，前叉支座一侧设置有滑台座，滑台座上通过平行设置的两根滑台轴与滑台连接，滑台轴用机米螺丝固定，滑台的孔内滑台轴与轴套连接配合，滑台中间孔内设置有螺柱，螺柱将凸轮滚子与滑台固定连接，凸轮滚子后置凸轮，滑台轴上安装有弹簧，在弹簧的作用下凸轮滚子始终贴紧凸轮，滑台随凸轮转动做往复运动，滑台上的一体轴与摇杆相连接配合，作往复直线运动转化为摇杆的往复摆动，摇杆带动前叉，最终将动力传给转向轮，实现转向轮转向。

设计方案

1.一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：结构包括转向机构、原动机构、传动机构、微调机构和行驶机构；

转向机构包括转向轮与前叉配合安装在小车底部底盘上，前叉外部通过连接件固定安装设置有前叉支座，前叉通过前叉孔与摇杆连接，前叉支座一侧设置有滑台座，滑台座上通过平行设置的两根滑台轴与滑台连接，滑台轴用机米螺丝固定，滑台的孔内滑台轴与轴套连接配合，滑台中间孔内设置有螺柱，螺柱将凸轮滚子与滑台固定连接，凸轮滚子后置凸轮，滑台轴上安装有弹簧，在弹簧的作用下凸轮滚子始终贴紧凸轮，滑台随凸轮转动做往复运动，滑台上的一体轴与摇杆相连接配合，作往复直线运动转化为摇杆的往复摆动，摇杆带动前叉，最终将动力传给转向轮，实现转向轮转向。

2.根据权利要求1所述的一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：原动机构结构包括:底盘上安装设置的四根立柱，立柱上从下至上依次设置有砝码限位盘、立柱稳定环和砝码，砝码限位盘固定在立柱上，砝码与滑轮通过细绳连接，细绳仅缠绕在滑轮的左半部分，滑轮与绕线轮通过细绳连接，绕线轮仅与滑轮的右半部分连接；滑轮通过连接件固定在滑轮座上，

为了保证砝码能下降到与砝码限位盘规定的范围内，砝码限位盘通过限位螺栓和限位螺母配合与砝码托盘连接，限位螺栓、限位螺母，在小车启动前，能够测量砝码的底面距离砝码托盘的直线距离，如不在范围内，调整限位螺栓与限位螺母之间的相对位置，直至距离满足要求为止，此时限位螺栓与限位螺母可以保证砝码托盘保持固定，随着小车的运行，当砝码下降到砝码托盘上时，小车停止运行。

3.根据权利要求1所述的一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：传动机构包括齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ、齿轮Ⅳ、轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ，其中绕线轮通过螺钉与轴Ⅰ固定连接，齿轮Ⅰ与轴Ⅰ通过螺钉固定连接，齿轮Ⅱ与轴Ⅱ通过螺钉固定连接，齿轮Ⅲ与轴Ⅲ通过螺钉固定连接；原动机构带动绕线轮旋转，轴Ⅰ旋转，齿轮Ⅰ旋转，齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合，齿轮Ⅱ旋转带动轴Ⅱ旋转，轴Ⅱ带动齿轮Ⅲ旋转，齿轮Ⅲ与齿轮Ⅳ啮合。

4.根据权利要求3所述的一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ的模数为1，齿轮Ⅲ与齿轮Ⅳ的模数为0.8。

5.根据权利要求1所述的一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：微调机构依靠螺柱和螺母的配合，使螺柱在滑台孔内可以自由移动，当到达合适的位置时，锁紧两段的螺母，固定螺柱，以此调节凸轮滚子距离凸轮的距离，实现微调。

6.根据权利要求1所述的一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：行驶机构包括主动轮和从动轮，主动轮与主动法兰通过螺栓固连，主动法兰与轴Ⅲ通过螺钉固连，这样可以保证主动轮随轴Ⅲ的转动而转动；从动轮与从动法兰通过螺栓连接，从动法兰与轴Ⅲ通过轴承连接，轴承支座与轴Ⅲ通过轴承连接。

7.根据权利要求1所述的一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：滑台由两个弹簧压紧，使滑台带动滚子紧贴凸轮。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及无碳小车技术领域，具体为一种走“S”形轨迹的无碳小车。

背景技术

随着人们节能环保意识的提升，无碳的理念也越来越被人们提上研究的课题。更洁净、更环保、更节能、更高效的理念也深入人心。无碳小车是对“无碳”理念的探索与开发，对未来“无碳”的憧憬。专利号ZL2017204348906公开了一种走“S”形轨迹的无碳小车，小车构思巧妙，在完成设计的要求下充分考虑了外观和成本等问题，方便了以后的扩展和进一步的开发。并能满足大部分初高中及大学学生对机械知识实践的实验与了解。此专利公开的无碳小车使用曲柄摇杆机构来控制转向，但这种无碳小车在一个周期内的两个半周期中走出的曲线参数近似相同，因此在赛道中极易与障碍桩发生碰撞。

为了进一步对无碳小车的扩展和进一步开发，并且实现不需消耗任何其他形式的能量，实现现实意义上的无碳，还需要对现有技术进行适当的改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，设计精准，传动与转向配合，使用微调机构来减小误差对实际行走曲线所带来的偏差，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：小车分为转向机构、原动机构、传动机构、微调机构和行驶机构，

具体运动过程中，摇杆与前叉孔的配合为间隙配合，摇杆在摆动的同时与前叉发生相对滑动，并带动前叉转动。

为了增大启动力矩，原动机构结构包括:底盘上安装设置的四根立柱，立柱上从下至上依次设置有砝码限位盘、立柱稳定环和砝码，砝码限位盘固定在立柱上，砝码与滑轮通过细绳连接，细绳仅缠绕在滑轮的左半部分，滑轮与绕线轮通过细绳连接，绕线轮仅与滑轮的右半部分连接；滑轮通过连接件固定在滑轮座上。

作为优选，滑台由两个弹簧压紧，使滑台带动滚子紧贴凸轮。

所述滑轮左半部分是阶梯状直径逐渐减小的形状，细线缠绕在滑轮上面，当细线缠绕在大半径处，在砝码细线的牵引下提供较大的转矩，小车在较大的转矩下很容易便完成启动动作，随着小车运动，缠绕在滑轮上的细线逐渐过度到小半径处，此时一方面节省细绳的长度，另一方面提供给小车的力矩足以保证小车正常行驶。

传动机构包括齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ、齿轮Ⅳ、轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ，其中绕线轮通过螺钉与轴Ⅰ固定连接，齿轮Ⅰ与轴Ⅰ通过螺钉固定连接，齿轮Ⅱ与轴Ⅱ通过螺钉固定连接，齿轮Ⅲ与轴Ⅲ通过螺钉固定连接；原动机构带动绕线轮旋转，轴Ⅰ旋转，齿轮Ⅰ旋转，齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合，齿轮Ⅱ旋转带动轴Ⅱ旋转，轴Ⅱ带动齿轮Ⅲ旋转，齿轮Ⅲ与齿轮Ⅳ啮合。

作为优选，齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ的模数为1，齿轮Ⅲ与齿轮Ⅳ的模数为0.8，这样可以尽量节省零件所占空间，减少小车所占体积，使小车更容易穿过障碍物。

微调机构依靠螺柱和螺母的配合，使螺柱在滑台孔内可以自由移动，当到达合适的位置时，锁紧两段的螺母，固定螺柱，以此调节凸轮滚子距离凸轮的距离，实现微调。

行驶机构包括：主动轮和从动轮，主动轮与主动法兰通过螺栓固连，主动法兰与轴Ⅲ通过螺钉固连，这样可以保证主动轮随轴Ⅲ的转动而转动；从动轮与从动法兰通过螺栓连接，从动法兰与轴Ⅲ通过轴承连接；轴承支座与轴Ⅲ通过轴承连接。这样可以实现小车在转向时主动轮与从动轮差动，进而减小小车车轮与地面的摩擦力、保证运动的精确性并提高小车运动的稳定性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型小车的转向机构采用了凸轮和摇杆相配合的机构，滑台随凸轮转动做往复运动，滑台上的一体轴与摇杆相连接配合，作往复直线运动转化为摇杆的往复摆动，摇杆带动前叉，最终将动力传给转向轮，实现转向轮转向。凸轮推动凸轮滚子带动滑台在两根滑台轴上运动，两根滑台轴上各有一根弹簧，将滑台推向凸轮，是滚子紧贴凸轮，这样可以保证滚子的受力稳定性，从而得到跟精确的运动轨迹。本实用新型设计精准，传动与转向配合，使用微调机构来减小误差对实际行走曲线所带来的偏差，小车走出轨迹更符合竟赛要求，小车结构紧凑，底盘较低能保证小车行驶过程中的平稳性，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型转向机构放大示意图；

图3为本实用新型滑轮结构示意图；

图4为本实用新型砝码限位盘与砝码托盘连接关系示意图；

图5为本实用新型俯视结构示意图。

附图标记：

1-转向轮；2-前叉；3-底盘；4-齿轮Ⅰ；5-绕线轮；6-主动轮；7-砝码限位盘；8-立柱；9-立柱稳定环；10-滑轮；11-滑轮座；12-砝码；13-凸轮；14-从动轮；15-摇杆；16-滑台座；17-前叉支座；18-滑台；19-轴套；20-弹簧；21-机米螺丝；22-滑台轴；23-螺柱；24-凸轮滚子；25-砝码托盘；26-限位螺栓；27-限位螺母；28-轴Ⅰ；29-齿轮Ⅱ；30-齿轮Ⅲ；31-齿轮Ⅳ；32-主动法兰；33-从动法兰；34-轴Ⅲ；35-轴Ⅱ； 36-轴承支座。

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。

请参阅图1-5，本实用新型实施例中，一种走“S”形轨迹的无碳小车，其特征在于：小车分为转向机构、原动机构、传动机构、微调机构和行驶机构，

转向机构包括转向轮（1）与前叉（2）配合安装在小车底部底盘（3）上，前叉（2）外部通过连接件固定安装设置有前叉支座（17），前叉（2）通过前叉孔与摇杆（15）连接，前叉支座（17）一侧设置有滑台座（16），滑台座（16）上通过平行设置的两根滑台轴（22）与滑台（18）连接，滑台轴（22）用机米螺丝（21）固定，滑台（18）的孔内滑台轴（22）与轴套（19）连接配合，滑台（18）中间孔内设置有螺柱（23），螺柱（23）将凸轮滚子（24）与滑台（18）固定连接，凸轮滚子（24）后置凸轮（13），滑台轴（22）上安装有弹簧（20），在弹簧（20）的作用下凸轮滚子（24）始终贴紧凸轮（13），滑台（18）随凸轮（13）转动做往复运动，滑台（18）上的一体轴与摇杆（15）相连接配合，作往复直线运动转化为摇杆（15）的往复摆动，摇杆（15）带动前叉（2），最终将动力传给转向轮（1），实现转向轮（1）转向。

具体运动过程中，摇杆（15）与前叉孔的配合为间隙配合，摇杆（15）在摆动的同时与前叉（2）发生相对滑动，并带动前叉（2）转动。

为了增大启动力矩，原动机构结构包括:底盘（3）上安装设置的四根立柱（8），立柱（8）上从下至上依次设置有砝码限位盘（7）、立柱稳定环（9）和砝码（12），砝码限位盘（7）固定在立柱（8）上，砝码（12）与滑轮（10）通过细绳连接，细绳仅缠绕在滑轮（10）的左半部分，滑轮（10）与绕线轮（5）通过细绳连接，绕线轮（5）仅与滑轮（10）的右半部分连接；滑轮（10）通过连接件固定在滑轮座（11）上，

为了保证砝码（12）能下降到与砝码限位盘（7）规定的范围内，砝码限位盘（7）通过限位螺栓（26）和限位螺母（27）配合与砝码托盘（25）连接，限位螺栓（26）、限位螺母（27），在小车启动前，能够测量砝码（12）的底面距离砝码托盘（17）的直线距离，如不在范围内，调整限位螺栓与限位螺母之间的相对位置，直至距离满足要求为止，此时限位螺栓（26）与限位螺母（27）可以保证砝码托盘（25）保持固定，随着小车的运行，当砝码（12）下降到砝码托盘（25）上时，小车停止运行。

传动机构包括齿轮Ⅰ（4）、齿轮Ⅱ（29）、齿轮Ⅲ（30）、齿轮Ⅳ（31）、轴Ⅰ（28）、轴Ⅱ（35）、轴Ⅲ（34），其中绕线轮（5）通过螺钉与轴Ⅰ（28）固定连接，齿轮Ⅰ（4）与轴Ⅰ（28）通过螺钉固定连接，齿轮Ⅱ（29）与轴Ⅱ（35）通过螺钉固定连接，齿轮Ⅲ（30）与轴Ⅲ（34）通过螺钉固定连接；原动机构带动绕线轮（5）旋转，轴Ⅰ（28）旋转，齿轮Ⅰ（4）旋转，齿轮Ⅰ（4）与齿轮Ⅱ（29）啮合，齿轮Ⅱ（29）旋转带动轴Ⅱ（35）旋转，轴Ⅱ（35）带动齿轮Ⅲ（30）旋转，齿轮Ⅲ（30）与齿轮Ⅳ（31）啮合。

作为优选，齿轮Ⅰ（4）与齿轮Ⅱ（29）的模数为1，齿轮Ⅲ（30）与齿轮Ⅳ（31）的模数为0.8，这样可以尽量节省零件所占空间，减少小车所占体积，使小车更容易穿过障碍物。

微调机构依靠螺柱（23）和螺母的配合，使螺柱（23）在滑台（18）孔内可以自由移动，当到达合适的位置时，锁紧两段的螺母，固定螺柱（23），以此调节凸轮滚子（24）距离凸轮（13）的距离，实现微调。

行驶机构包括：主动轮（6）和从动轮（14），主动轮（6）与主动法兰（32）通过螺栓固连，主动法兰（32）与轴Ⅲ（34）通过螺钉固连，这样可以保证主动轮（6）随轴Ⅲ（34）的转动而转动；从动轮（14）与从动法兰（33）通过螺栓连接，从动法兰（33）与轴Ⅲ（34）通过轴承连接；轴承支座（36）与轴Ⅲ（34）通过轴承连接。这样可以实现小车在转向时主动轮（6）与从动轮（14）差动，进而减小小车车轮与地面的摩擦力、保证运动的精确性并提高小车运动的稳定性。

本实用新型小车的转向机构采用了凸轮和摇杆相配合的机构，凸轮为槽凸轮，滑台随凸轮转动做往复运动，滑台上的一体轴与摇杆相连接配合，作往复直线运动转化为摇杆的往复摆动，摇杆带动前叉，最终将动力传给转向轮，实现转向轮转向。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

设计图

一种走“S”形轨迹的无碳小车论文和设计

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