一种由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车制造技术

本实用新型专利技术涉及一种由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车，其包括：车架、设置在车架上的动力转换机构、设置在车架上的传动装置和设置在车架上的转向机构，传动装置包括竖直传动装置和水平传动装置，转向机构包括：曲柄摇杆机构、不完全齿轮组和转向轮。本实用新型专利技术实现三级放大传动比的效果，使重物下落相同距离时，后轮可以转动给更多的圈数，能够较大范围的控制转向轮的偏转范围，车板设置有槽，通过螺栓可以实现不同位置的快速固定，本实用新型专利技术行驶不同大小的双8字轨迹，传动平稳，转向机构设计精巧可靠，有较好的应用前景。

A carbon free car driven by gravitational potential energy and traveling around double 8-word track

【技术实现步骤摘要】
一种由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车
本技术涉及一种可调节轨迹的无碳小车，具体是一种由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车。
技术介绍
目前能源问题是世界范围内的问题，探究无碳小车的设计有助于大学生培养节能环保的意识，无碳小车的设计与制造可以培养学生的机械设计与加工技能。无碳小车的设计过程中需要考虑重物重力势能的转化利用，为了使小车走出更远的距离，就要设计一套增加传动比的装置。功率一定时，传动比越大，小车启动越难，甚至无法行使；若传动比过小，则会导致车子行驶加速过快，稳定性差，小车行驶距离过短，未充分利用势能。此外，转向机构也是小车很重要的一部分，一方面要设计出能走双8字轨迹的机构，另一方面，车子所绕桩柱的距离会有一定程度上的变动，因此小车轨迹具有一定的不确定性，为此设计可以微调机构来满足不同轨迹的要求。传统无碳小车行驶轨迹为单8字，例如专利“8字行走的无碳小车”(专利号CN206652241U)存在转向机构较为简单、无法行驶出双8字轨迹，而且车子行驶距离较近等问题。
技术实现思路
为解决现有技术不足，本技术提供了一种由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车，本技术能够实现三级放大传动比的效果，使重物下落相同距离时，后轮可以转动给更多的圈数。曲柄摇杆机构中曲柄长度与摇杆长度均可调节，能够较大范围的控制转向轮的偏转范围，实现行驶不同大小的双8字轨迹。车板设置有槽，通过螺栓可以实现不同位置的快速固定。本技术行驶不同大小的双8字轨迹，传动平稳，转向机构设计精巧可靠，有较好的应用前景。本技术的目的通过下述技术方案实现的：一种由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车，包括：车架、设置在所述车架上的动力转换机构、设置在所述车架上的传动装置和设置在所述车架上的转向机构，所述传动装置包括竖直传动装置和水平传动装置，所述转向机构包括：曲柄摇杆机构、不完全齿轮组和转向轮，所述动力转换机构与所述竖直传动装置传动连接，所述竖直传动装置传动连接所述水平传动装置，所述水平传动装置传动连接所述不完全齿轮组，所述曲柄摇杆机构转动连接所述转向轮，所述不完全齿轮组传动连接所述曲柄摇杆机构，所述不完全齿轮组转动，带动所述曲柄摇杆机构摆动，所述曲柄摇杆机构位置改变，带动所述转向轮的偏转角度和偏转范围改变。基于上述技术方案，所述动力转换机构将重力势能转换为动能，从而提供给整个小车能量，所述传动装置通过半径比以及齿轮数之比实现小车的三次加速，并实现了将竖直平面的运动转换为水平方向的运动，所述转向机构实现小车的转动，并通过微调机构实现对车轮偏转角度和偏转范围的微调。进一步的，所述动力转换机构包括重物块和第一绳子，所述重物块固定连接所述第一绳子的一端，所述动力转换机构将所述重物块的重力势能转换为所述传动装置的动能。基于上述技术方案，所述重物块下降，其提供的重力势能转换为传动装置的动能。进一步的，所述竖直传动装置包括：绕线盘、第二绳子、齿轮绕线轴、大齿轮、小齿轮、后轮轴、后轮和水平圆锥齿轮，所述绕线盘包括：小绕线槽和大绕线槽，所述小绕线槽和所述大绕线槽共轴，所述第一绳子的另一端连接所述小绕线槽，在所述大绕线槽上缠绕第二绳子的一端，所述第二绳子的另一端连接齿轮绕线轴中部，所述齿轮绕线轴一端设置大齿轮，所述大齿轮啮合所述小齿轮，所述小齿轮设置在后轮轴上，所述后轮轴连接后轮，所述齿轮绕线轴的另一端设置水平圆锥齿轮所述重物块下降带动所述绕线盘转动，带动所述大绕线槽转动，带动所述第二绳子，拉动所述齿轮绕线轴转动，同时带动所述大齿轮和所述水平圆锥齿轮转动，所述大齿轮转动带动所述小齿轮转动，带动后轮转动，所述水平圆锥齿轮将竖直平面内的运动转变为所述水平传动装置的水平面内的运动。基于上述技术方案，所述重物块下降拉动第一绳子，带动小绕线槽转动，从而带动绕线盘转动，进一步带动大绕线槽转动，从而拉动第二绳子的，进一步拉动大齿轮转动，完成第一次加速(传动比等于大绕线槽的直径除以小绕线槽的直径)，接着大齿轮转动带动小齿轮转动，进一步带动后轮转动，完成第二次加速(传动比等于大齿轮的直径除以小齿轮的直径)。进一步的，所述水平传动装置包括竖直圆锥齿轮和第一竖直轴，所述竖直圆锥齿轮啮合所述水平圆锥齿轮，所述竖直圆锥齿轮设置在所述第一竖直轴一端。基于上述技术方案，动力从水平圆锥齿轮传动到竖直圆锥齿轮，即将竖直平面内的运动变为水平面内的运动，同时实现第三次加速，(传动比等于水平圆锥齿轮的齿数除以竖直圆锥齿轮的齿数)。进一步的，所述不完全齿轮组包括不完全齿轮，所述不完全齿轮设置在所述第一竖直轴的另一端，所述不完全齿轮啮合完全齿轮，所述完全齿轮设置在第二竖直轴的一端，所述第二竖直轴连接所述曲柄摇杆机构。基于上述技术方案，所述第一竖直轴转动带动不完全齿轮转动，从而间歇性的带动完全齿轮转动，进一步带动第二竖直轴转动，进一步带动曲柄盘转动。进一步的，所述曲柄摇杆机构还包括曲柄盘、连杆和摇杆，所述曲柄盘设置在所述第二竖直轴的另一端，所述曲柄盘下端通过第一改变栓转动连接所述连杆的一端，在所述曲柄盘上设置第一活动滑槽，所述第一改变栓转动连接所述第一活动滑槽，所述连杆的另一端通过第二改变栓转动连接所述摇杆的一端，在所述连杆上开设第二活动滑槽，所述第二改变栓转动连接所述第二活动滑槽。进一步的，所述转向机构还包括轮架，所述摇杆的另一端固定连接所述轮架，所述轮架下端连接所述转向轮。基于上述技术方案，所述曲柄盘转动驱动连杆做平面运动，连杆进一步推动摇杆，从而带动转向轮产生摆动。通过改变第一改变栓的位置来改变曲柄盘实际参与工作的长度，通过改变第二改变栓的位置来改变连杆的实际参与工作的长度，通过改变这两部分的长度就可以改变转向轮的偏转角度和偏转范围。进一步的，所述轮架通过固定片固定连接车板。进一步的，所述齿轮绕线轴左右两端通过第一支座固定在所述车板上，所述后轮轴左右两端通过第二支座固定在所述车板上，在所述车板上开设支座固定槽，所述第一支座和所述第二支座通过螺栓固定在所述支座固定槽的内部。基于上述技术方案，支座的位置可在支座固定槽内任意调节。进一步的，所述动力转换机构、所述传动装置和所述不完全齿轮组设置在所述车板的上方，所述曲柄摇杆机构设置在所述车板的下方。本技术的有益效果在于：1.经由锥齿轮的换向作用，将竖直平面内的运动传递到水平面内，即将动力传输给不完全齿轮组，设计不完全齿轮组的参数后，配合曲柄摇杆机构，就能实现前轮间歇性的、规律性的摆动，从而使小车走出预期的轨迹。此外，曲柄盘上和连杆上都设有活动滑槽，分别调节第一改变栓在曲柄盘上的第一滑槽中的位置以及第二改变栓在连杆上的第二活动滑槽中的位置，可以分别调节曲柄盘和连杆的长度。改变曲柄的长度，可以改变转向轮可摆动的最大角度范围；改变连杆长度，可以改变转向轮初始角度，进而改变转向轮可摆动角度的范围，就使车子可以适应不同的限位桩的距离。并且设置不完全齿轮组在车板上方，曲柄盘，连杆，摇杆构成的曲柄摇杆机构在车板下方，既能实现转向功能，又可以使结构更加稳定。2.使用了由大绕线槽、小绕线槽组成的绕线盘驱动大齿轮和小齿轮，换向锥齿轮组三组共同运作使可以使后轮转动圈数增加多倍的装置，能产生较大的传动比。因为通过三级加倍后传动比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车，其特征在于，包括：车架(1)、设置在所述车架(1)上的动力转换机构(2)、设置在所述车架(1)上的传动装置(3)和设置在所述车架(1)上的转向机构(4)，所述传动装置(3)包括竖直传动装置(31)和水平传动装置(32)，所述转向机构(4)包括：曲柄摇杆机构(41)、不完全齿轮组(42)和转向轮(44)，所述动力转换机构(2)与所述竖直传动装置(31)传动连接，所述竖直传动装置(31)传动连接所述水平传动装置(32)，所述水平传动装置(32)传动连接所述不完全齿轮组(42)，所述不完全齿轮组(42)传动连接所述曲柄摇杆机构(41)，所述曲柄摇杆机构(41)转动连接所述转向轮(44)，所述不完全齿轮组(42)转动，带动所述曲柄摇杆机构(41)摆动，所述曲柄摇杆机构(41)位置改变，带动所述转向轮(44)的偏转角度和偏转范围改变。

【技术特征摘要】
1.一种由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车，其特征在于，包括：车架(1)、设置在所述车架(1)上的动力转换机构(2)、设置在所述车架(1)上的传动装置(3)和设置在所述车架(1)上的转向机构(4)，所述传动装置(3)包括竖直传动装置(31)和水平传动装置(32)，所述转向机构(4)包括：曲柄摇杆机构(41)、不完全齿轮组(42)和转向轮(44)，所述动力转换机构(2)与所述竖直传动装置(31)传动连接，所述竖直传动装置(31)传动连接所述水平传动装置(32)，所述水平传动装置(32)传动连接所述不完全齿轮组(42)，所述不完全齿轮组(42)传动连接所述曲柄摇杆机构(41)，所述曲柄摇杆机构(41)转动连接所述转向轮(44)，所述不完全齿轮组(42)转动，带动所述曲柄摇杆机构(41)摆动，所述曲柄摇杆机构(41)位置改变，带动所述转向轮(44)的偏转角度和偏转范围改变。2.根据权利要求1所述由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车，其特征在于，所述动力转换机构(2)包括重物块(22)和第一绳子(21)，所述重物块(22)固定连接所述第一绳子(21)的一端，所述动力转换机构(2)将所述重物块(22)的重力势能转换为所述传动装置(3)的动能。3.根据权利要求2所述由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车，其特征在于，所述竖直传动装置(31)包括：绕线盘(311)、第二绳子(312)、齿轮绕线轴(313)、大齿轮(314)、小齿轮(315)、后轮轴(316)、后轮(317)和水平圆锥齿轮(318)，所述绕线盘(311)包括小绕线槽(3111)和大绕线槽(3112)，所述小绕线槽(3111)和所述大绕线槽(3112)共轴，所述第一绳子(21)的另一端连接所述小绕线槽(3111)，在所述大绕线槽(3112)上缠绕所述第二绳子(312)的一端，所述第二绳子(312)的另一端连接所述齿轮绕线轴(313)中部，所述齿轮绕线轴(313)一端设置所述大齿轮(314)，所述大齿轮(314)啮合所述小齿轮(315)，所述小齿轮(315)设置在所述后轮轴(316)上，所述后轮轴(316)连接所述后轮(317)，所述齿轮绕线轴(313)的另一端设置所述水平圆锥齿轮(318)。4.根据权利要求3所述由重力势能驱动的绕双8字轨迹行驶的无碳小车，其特征在于，所述水平传动装置(32)包括竖直圆锥齿轮(321)和第一竖直轴(322...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子初，何毅斌，胡先林，许培基，陈刘钰，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42