一種可實現指定軌跡的無碳小車的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種可實現指定軌跡的無碳小車，用于連接無碳小車的驅動軸與前輪，控制無碳小車的運動軌跡，所述的空間四桿機構固定設置在無碳小車的底板上，包括可調曲柄、可調連桿、可調搖桿和滑動組件，所述的驅動軸、可調曲柄、可調連桿、可調搖桿、前輪依次連接，所述的可調連桿設在滑動組件上，所述的滑動組件固定在底板上，通過調節可調曲柄、可調連桿、可調搖桿間的連接位置，控制前輪的運動。與現有技術相比，本實用新型具有結構簡單、能耗小、調節精度高等優點。
【專利說明】一種可實現指定軌跡的無碳小車
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種無碳小車，尤其是涉及一種可實現指定軌跡的無碳小車。
【背景技術】
[0002]無碳小車是一種不需要消耗燃料和電池存儲的能源，僅僅依靠重錘下落過程中生成的機械勢能產生動力而驅動行駛的小車，近年來已經作為大學生科技創新競賽的指定制作題目。制作題目通常為要求給定一重力勢能，根據能量轉換原理，設計一種可將該重力勢能(如下降高度為500_)轉換為機械能并可用來驅動小車行走、轉向的機械裝置，該小車在前行時能夠自動避開賽道上設置的障礙物。
[0003]現有的無碳小車通常采用正弦轉向機構，但有些結構復雜，加工困難，相應的成本也比較高；有些調節精度不是很高，不能到達滿足周期和振幅的要求；有些機構比較笨重，不僅增加了小車的本身質量，在運動過程中還增加了能量的損耗，使其不能完成比賽。

【發明內容】

[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結構簡單、能耗小、調節精度高的可實現指定軌跡的無碳小車。
[0005]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]一種可實現指定軌跡的無碳小車，包括驅動軸、前輪架和前輪，所述的前輪與前輪架固定連接，所述的驅動軸與前輪架間設有三方向微調空間四桿機構，所述的三方向微調空間四桿機構固定設置在無碳小車的底板上，包括可調曲柄、可調連桿、可調搖桿和滑動組件，所述的驅動軸、可調曲柄、可調連桿、可調搖桿、前輪架依次連接，所述的可調連桿設在滑動組件上，所述的滑動組件固定在底板上，通過調節可調曲柄、可調連桿、可調搖桿間的連接位置，控制前輪的運動。
[0007]所述的可調曲柄包括曲柄本體和定位軸承，所述的曲柄本體的一端與驅動軸端面中心重合連接，另一端設有行程槽，所述的定位軸承設在行程槽內，所述的曲柄本體通過定位軸承與可調連桿以滾動副形式連接，通過調節定位軸承在行程槽內的位置，可改變可調曲柄的使用長度。
[0008]所述的可調連桿包括第一連桿、第二連桿和連接件，所述的第一連桿一端設有與定位軸承連接的滑動槽，另一端設有螺紋孔，所述的第二連桿一端設有通孔，另一端設有用于連接可調搖桿的凹槽，所述的連接件連接在第一連桿和第二連桿間，通過調節連接件，可改變可調連桿的使用長度。
[0009]所述的連接件包括調節螺栓和彈簧，所述的調節螺栓分別連接第一連桿的螺紋孔和第二連桿的通孔，所述的彈簧套設在調節螺栓上，并卡在第一連桿和第二連桿間。
[0010]所述的可調搖桿包括搖桿本體、搖桿軸承和搖桿微調螺栓，所述的搖桿本體通過螺栓與前輪架連接，所述的搖桿軸承設在第二連桿的凹槽內，并通過搖桿微調螺栓固定，所述的搖桿本體上設有與搖桿軸承連接的滑動槽，所述的搖桿本體與搖桿軸承以滾動副形式連接，通過調節搖桿軸承在凹槽內的位置，可改變搖桿本體的擺動角度，從而改變前輪運動軌跡。
[0011]所述的滑動組件包括第一滑軌、第二滑軌、第一滑塊和第二滑塊，所述的第一滑塊設在第一滑軌上，所述的第二滑塊設在第二滑軌上，所述的第一連桿固定設置在第一滑塊上，所述的第二連桿設在第二滑軌上。
[0012]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0013]一、結構簡單:加工方便，成本低，易操作；
[0014]二、能耗小:機構都采用滾動摩擦,所用零件少,運動副少,故能耗小；
[0015]三、精度高:所有調節都是細牙螺栓微調，調節精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的三方向微調空間四桿機構的結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型的結構示意圖:
[0018]圖3為本實用新型的側視圖；
[0019]圖4為圖2中C-C剖面示意圖。
[0020]圖中，1、驅動軸；2、曲柄本體；3、定位軸承；4、第一連桿；5、第二連桿；6、調節螺栓；7、第一滑塊:8、第一滑軌:9、第二滑塊；10、第二滑軌:11、搖桿本體；12、搖桿軸承；13、搖桿微調螺栓；14、前輪；15、前輪支撐架；16、車身支撐架；17、后輪；18、滑輪；19、滑輪軸；20、滑輪架；21、砝碼；22、前輪軸；23、墊塊；24、前輪架；25、大齒輪；26、小軸承座；27、繞線軸；28、小齒輪；29、后輪軸；30、大軸承座；31、底板。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0022]如圖1-圖4所示，一種可實現指定軌跡的無碳小車，無碳小車的后輪17為驅動輪，前輪14為導向輪。小車的軌跡由導向輪的運動規律決定。通過調節曲柄長度、連桿長度、搖桿角度，可改變導向輪運動規律，使小車實現指定運動軌跡。本實用新型的無碳小車可實現的指定軌跡包括標準的正弦、“s”形、“8”字形，“類似于8字形的梅花狀”等各種形狀。
[0023]本實用新型的無碳小車包括驅動軸1、前輪架24和前輪14等常用部件，所述的前輪14與前輪架24固定連接，所述的驅動軸I與前輪架24間設有三方向微調空間四桿機構。通過調節三方向微調空間四桿機構，可以改變小車軌跡的振幅，周期等參數。由電機或砝碼21下落過程中生成的機械勢能通過驅動軸傳遞至三方向微調空間四桿機構來控制小車前輪運動規律。小車運動規律的控制路線為；
[0024]動力輸入一曲柄長度可調一連桿長度可調一搖桿角度可調一實現指定前輪運動。
[0025]該無碳小車的空間四桿機構固定設置在無碳小車的底板31上，包括可調曲柄、可調連桿、可調搖桿和滑動組件，所述的驅動軸1、可調曲柄、可調連桿、可調搖桿、前輪架24依次連接，所述的可調連桿設在滑動組件上，所述的滑動組件固定在底板31上，通過調節可調曲柄、可調連桿、可調搖桿間的連接位置，控制前輪14的運動。
[0026]所述的可調曲柄包括曲柄本體2和定位軸承3，所述的曲柄本體2的一端與驅動軸I端面中心重合連接，另一端設有行程槽，所述的定位軸承3設在行程槽內，所述的曲柄本體2通過定位軸承3與可調連桿以滾動副形式連接，通過調節定位軸承3在行程槽內的位置，可改變可調曲柄的使用長度。當曲柄加長時，圓周運動半徑增大，連桿前后行程增大；當曲柄減短時，圓周運動半徑減小，連桿前后行程減小。
[0027]所述的可調連桿包括第一連桿4、第二連桿5和連接件，所述的第一連桿4 一端設有與定位軸承3連接的滑動槽，另一端設有螺紋孔，所述的第二連桿5 —端設有通孔，另一端設有用于連接可調搖桿的凹槽，所述的連接件連接在第一連桿4和第二連桿5間，通過調節連接件，可改變可調連桿的使用長度。所述的連接件包括調節螺栓6和彈簧，所述的調節螺栓6分別連接第一連桿4的螺紋孔和第二連桿5的通孔，所述的彈簧套設在調節螺栓上，并卡在第一連桿4和第二連桿5間。當擰緊連接連桿上的調節螺栓6時，兩連桿距離縮短；當擰松調節螺栓6時，連桿伸長；當微調螺栓使連桿長度適中時，小車軌跡左右對稱，運行趨于一條直線。
[0028]所述的可調搖桿包括搖桿本體11、搖桿軸承12和搖桿微調螺栓13，所述的搖桿本體11通過螺栓與前輪架24連接，所述的搖桿軸承12設在第二連桿5的凹槽內，并通過搖桿微調螺栓13固定，所述的搖桿本體11上設有與搖桿軸承12連接的滑動槽，所述的搖桿本體11與搖桿軸承12以滾動副形式連接，通過調節搖桿軸承12在凹槽內的位置，可改變搖桿本體11的擺動角度，從而改變前輪運動軌跡，振幅和周期可在一定范圍內任意改變。當搖桿軸承12在第二連桿5凹槽里的最外面時，搖桿擺動角度最小，前輪擺動的振幅最小，周期最大；當搖桿軸承12在凹槽的最里面時，前輪擺動的振幅最大，周期最小。
[0029]所述的滑動組件包括第一滑軌8、第二滑軌10、第一滑塊7和第二滑塊9，所述的第一滑塊7設在第一滑軌8上，所述的第二滑塊9設在第二滑軌10上，所述的第一連桿4通過螺母固定設置在第一滑塊7上，所述的第二連桿5設在第二滑軌10上。第一滑軌8的作用是讓第一滑塊7能夠在其上滑動，以保證可調連桿長度的微調；第二滑軌10的作用是在第二滑塊9中前后滑動，讓機構能夠完成周期性的往復運動。
[0030]上述機構可采用金屬或非金屬材料。
【權利要求】
1.一種可實現指定軌跡的無碳小車，包括驅動軸、前輪架和前輪，所述的前輪與前輪架固定連接，其特征在于，所述的驅動軸與前輪架間設有三方向微調空間四桿機構，所述的三方向微調空間四桿機構固定設置在無碳小車的底板(31)上，包括可調曲柄、可調連桿、可調搖桿和滑動組件，所述的驅動軸(I)、可調曲柄、可調連桿、可調搖桿、前輪架(24)依次連接，所述的可調連桿設在滑動組件上，所述的滑動組件固定在底板(31)上，通過調節可調曲柄、可調連桿、可調搖桿間的連接位置，控制前輪(14)的運動。
2.根據權利要求1所述的一種可實現指定軌跡的無碳小車，其特征在于，所述的可調曲柄包括曲柄本體(2)和定位軸承(3)，所述的曲柄本體(2)的一端與驅動軸(I)端面中心重合連接，另一端設有行程槽，所述的定位軸承(3)設在行程槽內，所述的曲柄本體(2)通過定位軸承(3)與可調連桿以滾動副形式連接。
3.根據權利要求2所述的一種可實現指定軌跡的無碳小車，其特征在于，所述的可調連桿包括第一連桿(4)、第二連桿(5)和連接件，所述的第一連桿(4) 一端設有與定位軸承(3)連接的滑動槽，另一端設有螺紋孔，所述的第二連桿(5) —端設有通孔，另一端設有用于連接可調搖桿的凹槽，所述的連接件連接在第一連桿(4)和第二連桿(5)間。
4.根據權利要求3所述的一種可實現指定軌跡的無碳小車，其特征在于，所述的連接件包括調節螺栓(6)和彈簧，所述的調節螺栓(6)分別連接第一連桿(4)的螺紋孔和第二連桿(5)的通孔，所述的彈簧套設在調節螺栓(6)上，并卡在第一連桿(4)和第二連桿(5)間。
5.根據權利要求3所述的一種可實現指定軌跡的無碳小車，其特征在于，所述的可調搖桿包括搖桿本體(11)、搖桿軸承(12)和搖桿微調螺栓(13)，所述的搖桿本體(11)通過螺栓與前輪架(24)連接，所述的搖桿軸承(12)設在第二連桿(5)的凹槽內，并通過搖桿微調螺栓(13)固定，所述的搖桿本體(11)上設有與搖桿軸承(12)連接的滑動槽，所述的搖桿本體(11)與搖桿軸承(12)以滾動副形式連接。
6.根據權利要求3所述的一種可實現指定軌跡的無碳小車，其特征在于，所述的滑動組件包括第一滑軌(8)、第二滑軌(10)、第一滑塊(7)和第二滑塊(9)，所述的第一滑塊(7)設在第一滑軌(8)上，所述的第二滑塊(9)設在第二滑軌(10)上，所述的第一連桿固定設置在第一滑塊(7)上，所述的第二連桿(5)設在第二滑軌(10)上。
【文檔編號】A63H17/26GK203648069SQ201320782261
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】張春燕, 趙振鋒, 唐宇欣, 陳忠誠, 白石 申請人:上海工程技術大學