[实用新型]一种走“S”形轨迹的无碳小车

说明书

技术领域

本实用新型属于无碳小车技术领域，具体涉及一种走“S”形轨迹的无碳小车。

背景技术

无碳小车是一种不需要消耗燃料和电池存储的能源，仅仅依靠重锤下落过程中生成的机械势能产生动力而驱动行驶的小车，近年来已经作为大学生科技创新竞赛的指定制作题目。制作题目通常为要求给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走、转向的机械装置，使小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物。

自动行走“S”形轨迹小车是全国大学生工程训练综合能力大赛的竞赛命题，要求在给定重力势能的前提下，设计一种能够自动行走“S”形轨迹的小车。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种走“S”形轨迹的无碳小车。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种走“S”形轨迹的无碳小车，包括车架和设置在车架上的用于驱动后轮行进的驱动机构、用于控制前轮转向的转向机构，

车架的前端设置有前轮支架，前轮支架中通过轴套设置有立轴，立轴底端通过前轮叉架安装前轮；

车架的后端设置有左右两个后轮支架，无碳小车的两个后轮轴分别转动安装在两个后轮支架上；

在后轮支架的顶端还架设有主动轴，且主动轴的一端伸出后轮支架，在两个后轮支架之间的主动轴轴段上固定安装有绕线轮和驱动主动齿轮，势能块通过柔性绳索绕过定滑轮与绕线轮连接，势能块下落时通过柔性绳索带动绕线轮和主动轴转动，为主动轴提供驱动力；在其中一个后轮轴上固定有驱动从动齿轮，该驱动从动齿轮与主动轴上的驱动主动齿轮啮合；所述主动轴、主动轴上驱动主动齿轮、后轮轴上的驱动从动齿轮构成驱动后轮行进的驱动机构，当势能块带动主动轴转动时，主动轴上的驱动主动齿轮通过驱动从动齿轮带动后轮轴转动，实现对后轮的驱动；

在主动轴的伸出端固定安装转向主动齿轮，该转向主动齿轮与一转向从动齿轮相啮合，转向从动齿轮通过连杆连接摇臂的一端，所述连杆的两端分别通过杆端关节轴承与转向从动齿轮和摇臂铰接，摇臂的另一端与前轮的立轴顶端连接，所述转向主动齿轮、转向从动齿轮、连杆、摇臂构成控制前轮转向的转向机构，工作时，转向从动齿轮作为曲柄通过连杆带动摇臂往复摆动，从而实现摇臂带动前轮的左右摆动，使小车在行进过程中走出S形轨迹；

所述连杆由杆段和微分头组成，通过微分头可以方便的精确调节整个连杆的杆长，对小车轨迹进行校准，保证小车S型轨迹的对称性。

在上述技术方案中，微分头的一端与杆段一端连接，微分头的另一端连接第一杆端关节轴承，第一杆端关节轴承连接摇臂，杆段的另一端连接第二杆端关节轴承，转向从动齿轮外侧面固定有连接柱，第二杆端关节轴承铰接在转向从动齿轮的连接柱上。

进一步的，微分头的一端与杆段通过连接块连接，连接块上设置有对应的安装孔，杆段和微分头插入连接块的安装孔中，并通过定位销将杆段和微分头与连接块固定，即在杆段和微分头上开设有销孔，且在连接块上开设两个与其对应的销孔，通过两个定位销将杆段和微分头与连接块固定。

在上述技术方案中，车架上竖直设置有三根高度相同的立柱，立柱顶端设置安装板，安装板上通过支架设置定滑轮，在三根立柱内设置有势能块；进一步，在三根立柱的中部设置卡环，对三根立柱起到稳定作用。

在上述技术方案中，所述转向从动齿轮转动安装在支撑架上，支撑架固定在车架上或者后轮支架上。

在上述技术方案中，所述绕线轮为塔轮结构，其由多层不同直径的绕线轮组成。

在上述技术方案中，绕线塔轮包括直径为10mm的第一层绕线轮、直径为15mm的第二层绕线轮、直径为20mm的第三层绕线轮、直径为25mm的第四层绕线轮、直径为30mm的第五层绕线轮；绕线时，先绕几圈直径为10mm的第一层绕线轮，然后绕几圈直径为15mm的第二层绕线轮，然后绕几圈直径为20mm的第三层绕线轮，然后跨过直径25mm的第四层绕线轮直接绕几圈30mm的第五层绕线轮，然后再绕几圈25mm的第四层绕线轮，最后再绕几圈30mm的第五层绕线轮。

本实用新型的优点和有益效果为：

本实用新型采用齿轮、连杆、摇臂构成的曲柄摇杆机构实现对前轮立轴的转向控制，其结构简单，设计合理，重量轻，满足无碳小车的设计要求；同时，为了保证小车运行轨迹符合精准的S型，所述连杆的长度可以进行微米级精确调整，通过微分头可以方便的精确调节整个连杆的杆长，对小车轨迹进行校准，保证小车S型轨迹的对称性。