[发明专利]一种利用磁铁悬浮吸附法控制转向的无碳小车

说明书

本发明属于无碳小车领域，并具体公开了一种利用磁铁悬浮吸附法控制转向的无碳小车。该无碳小车包括车架、行走机构、传动机构、驱动机构和导向机构，其中：行走机构包括主动轮、从动轮和前轮；传动机构包括第一齿轮、第二齿轮和主动轴，以此实现机械能的传递；驱动机构用于带动主动轴旋转；导向结构包括曲柄连杆、不完全齿轮组、转向轴和磁铁组，当不完全齿轮组处于非啮合状态时，磁铁组通过吸附作用将曲柄固定，前轮处于固定角度，行走轨迹为圆弧，当不完全齿轮组处于啮合状态时，磁铁组不吸附，摇杆带动前轮摆动，行走轨迹为正弦曲线。本发明采用非接触力锁止的方式不仅减少了能量损耗，还能够实现曲柄从动态到静态的缓冲，使小车运行得更平稳。

技术领域

本发明属于无碳小车领域，更具体地，涉及一种利用磁铁悬浮吸附法控制转向的无碳小车。

背景技术

无碳小车是一种将重力势能转化为机械能的小车。小车要求为三轮机构，运行场地为乒乓球桌面，桌上放置三根圆柱形木棒，摆放位置呈直角三角形，边长可调。小车实现绕直角长边的两根圆柱木棒呈“8”字形运动，不得碰倒任意一根圆柱木棒，以小车运行的圈数评判小车性能。

因无碳小车的运动轨迹呈“8”字形，故无碳小车的导向机构直接影响到小车的运行性能。CN201910365463.0公开了一种无碳小车，其导向机构采用第一摇摆杆、第二摇摆杆和转向滑块连接构成的连杆结构，以此控制无碳小车的转向。CN201811484616.5公开了一种S型无碳小车，其转向机构包括曲柄、曲柄套、滑动导轨、滑块、滑块底座、微调后座、微调前座、定位针、千分尺微分头、摆杆和轴承。但是上述无碳小车均具有结构复杂、尺寸偏大、重量较重、运行较不平稳、能量转换效率低等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用磁铁悬浮吸附法控制转向的无碳小车，其中该无碳小车通过在导向机构中设置磁铁组，能够利用吸附作用将曲柄的位置固定，以此完成无碳小车的转向动作，同时这种非接触力锁止的方式不仅减少了能量损耗，还能够实现曲柄从动态到静态的缓冲，使小车运行更加平稳。

为实现上述目的，本发明提出了一种利用磁铁悬浮吸附法控制转向的无碳小车，该无碳小车包括车架以及安装在所述车架上的行走机构、传动机构、驱动机构和导向机构，其中：

所述行走机构包括主动轮、从动轮和前轮，所述主动轮用于带动所述无碳小车前进，所述从动轮用于维持所述无碳小车的平衡，所述前轮用于带动所述无碳小车转向；

所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮和主动轴，所述第一齿轮与所述主动轴连接，所述第二齿轮与所述主动轮连接，工作时所述主动轴带动所述第一齿轮旋转，并通过与其啮合的第二齿轮传递到所述主动轮，以此实现机械能的传递；

所述驱动机构包括驱动块，工作时将所述驱动块的重力势能转换为所述无碳小车的机械能，带动所述主动轴旋转；

所述导向结构包括曲柄连杆、不完全齿轮组、转向轴和磁铁组，所述曲柄连杆包括依次连接的曲柄、连杆和摇杆，利用所述摇杆带动所述前轮摆动，所述不完全齿轮组由不完全齿轮和第三齿轮组成，所述不完全齿轮与所述主动轴连接，从而在所述主动轴的带动下转动，所述第三齿轮通过转向轴与所述曲柄连接，所述磁铁组设置在所述车架和曲柄上，当所述不完全齿轮与第三齿轮处于非啮合状态时，所述磁铁组通过吸附作用将所述曲柄固定，所述前轮处于固定角度，此状态下所述无碳小车的行走轨迹为圆弧，当所述不完全齿轮与第三齿轮处于啮合状态时，所述磁铁组不吸附，所述摇杆带动所述前轮摆动，此状态下所述无碳小车的行走轨迹为正弦曲线，以此交替往复完成所述无碳小车的运动过程。

作为进一步优选地，所述从动轮的直径小于所述主动轮的直径。

作为进一步优选地，所述曲柄的形状为伞形。