[实用新型]一种上下坡无碳小车的换档及滑行机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及无碳小车，特别是涉及一种上下坡无碳小车的换档及滑行机构。

背景技术

设计并制作无碳小车已逐渐成为地区性乃至国家级的机械设计比赛。如图1所示，无碳小车是以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车；小车为三轮结构，具有转向控制机构，且该转向控制机构具有可调节功能或者可快速更换结构，以适应设有不同间距障碍物的竞赛场地；驱动小车行走及转向的能量只能由给定的重力势能转换而来，不可使用其他的能量来源。给定重力势能为4 焦耳( 取g ＝ 10m/s²)，竞赛时统一用质量为1kg 的砝码(Φ50*65mm，普通碳钢) 铅垂下降来获得，落差400mm，重块落下后须被小车承载并同小车一起运动，不允许从小车上掉落。

现有的无碳小车大多采用绕线在锥形轴上以达到小范围内变矩的目的，从而实现上下坡功能。这种方式相对较机械，需要事先测定赛道的起点与坡道的位置，再来进行绕线，人为误差较大；而且绕线位置的误差太大，容易出现小车抵达坡道后，绕线位置尚未改变，小车停在坡道处的现象；还有在整个上下坡过程中，重物都在下降，增加了能量的损耗；最后若绕线位置不均匀还会导致小车在行驶过程中重心不稳，降低小车的运动精度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够进行智能探测、准确改变驱动力、尽可能节省重力势能且能使小车行走速度均匀的上下坡无碳小车的换档及滑行机构。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种上下坡无碳小车的换档及滑行机构，包括动力传递组件和电控组件；

所述动力传递组件包括绕线轴、连接成一直线的后驱动轮半轴和后从动轮半轴，绕线轴的一端装设一大驱动齿轮，另一端装设一小驱动齿轮，中部套设一锥形轴套，绕线轴上于锥形轴套的小径端与大驱动齿轮之间设有第一回位弹簧；后驱动轮半轴上通过花键套设一设有内、外花键的套筒，后驱动轮半轴的外端通过一单向轴承装设一后驱动轮，内端套设一与套筒端部相接触的第二回位弹簧；套筒靠后驱动轮的一端套设一与大驱动齿轮常啮合的小从动齿轮，另一端套设一与小驱动齿轮常啮合的大从动齿轮；套筒上的外花键设有两段，两段外花键之间设有换档拨叉；两个从动齿轮不同时与套筒上的两段外花键啮合；

所述电控组件包括斜置于小车重物支持架顶部以检测坡道位置的红外对管、设于后从动轮半轴上以检测轮速的光栅轮速传感器、两个分别用于吸附大驱动齿轮和换档拨叉的直流式电磁铁以及设于重物支持架下方用于处理红外对管和光栅轮速传感器的数据并控制直流式电磁铁通断电实现换档的单片机，红外对管、光栅轮速传感器以及直流式电磁铁均与单片机连接；其中第一直流式电磁铁设于两个驱动齿轮之间的绕线轴下方，并靠近大驱动齿轮；第二直流式电磁铁设于换档拨叉和大从动齿轮之间的后驱动轮半轴下方，并靠近换档拨叉。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选的，初始状态时，套筒靠后驱动轮一端的外花键与小从动齿轮的内花键啮合，大从动齿轮空套于套筒的另一端，动力从大驱动齿轮传递到小从动齿轮，套筒旋转带动后驱动轮转动，小车以二档在平路行驶。

优选的，所述锥形轴套为开槽式锥形轴套。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的换档及滑行机构，采用改变不同啮合齿轮对的方式即可完成平路与坡道的驱动力转换，换档迅速，换档后动力均匀；

2、本实用新型的换档及滑行机构，采用红外对管智能感应加单片机控制式，完全可以自主感应到设置在赛道上任意位置的坡道并完成换档，能避免不同的坡道位置对小车实现上下坡功能的阻碍，顺利实现上下坡功能；

3、本实用新型的换档及滑行机构，采用直流式电磁铁吸附驱动齿轮以制动传动系加上单向轴承超越行驶的方式，可避免小车在换档过程中先停止再启动的现象，能有效避免该现象下导致的砝码的重力势能的损失；且能使小车在下坡过程中的行驶能量只来源于其本身的动能及重力势能，几乎不需要用到砝码的重力势能，而完全依靠其初始动能及其在坡顶位置的重力势能就能实现下坡，可节省砝码的重力势能，节省下的能量可使小车行驶的更远；

4、本实用新型的换档及滑行机构，通过设置开槽式锥形轴套，能实现小范围内的驱动力矩的改变，使小车能够适应更多的不同摩擦因数的路面。

附图说明

图1为无碳小车的机构原理示意图。

图2为本实用新型的换档及滑行机构示意图。

图3为本实用新型的换档及滑行机构分解示意图。