本發(fā)明涉及一種機(jī)械競賽用車，具體涉及一種8字形行走的無碳小車。

背景技術(shù)：

無碳小車是一種利用重力勢能為唯一能量的、具有連續(xù)避障功能的三輪小車。對于8字項目無碳小車，大賽要求小車具有調(diào)距功能，在重力作用下，可以準(zhǔn)確重復(fù)地走出8字軌跡。小車的能量是1kg的勢能塊下降400mm所提供的動能，樁距范圍為300mm～500mm。在以上條件下，想要提高小車競賽成績，必須注意以下幾點：首先，因為提供的能量相同，要想繞行的圈數(shù)更多，就要考慮減少小車重量和摩擦能量損失。但是減少的重量太多又會使小車抓地力不足而產(chǎn)生軌跡偏移，影響競賽成績。其次，小車從設(shè)計，加工再到裝配等一系列過程中，會產(chǎn)生不可避免的誤差，影響小車軌跡的準(zhǔn)確性，所以必須設(shè)計一種可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向擺角大小的微調(diào)機(jī)構(gòu)，人為手動地減小誤差，保證小車的競賽成績。最后，小車必須具備有可實現(xiàn)變距的調(diào)距機(jī)構(gòu)，以滿足不同樁距的競賽要求。傳統(tǒng)的8字形路徑行走無碳小車存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重力勢能利用率低、啟動力矩不平穩(wěn)、易翻車、運(yùn)動軌跡準(zhǔn)確性差、調(diào)節(jié)精準(zhǔn)度低等等缺點。

中國申請?zhí)枮?015202523884的發(fā)明，公開了一種8字軌跡重力勢能無碳小車，包括重力組件、凸輪軸組件、轉(zhuǎn)向微調(diào)機(jī)構(gòu)、四級變速機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向微調(diào)機(jī)構(gòu)包括固定支座、前輪立軸、轉(zhuǎn)向固定架、前輪、前輪支架、支板、第二刻度盤、第二鎖緊螺母、擺桿、擺桿軸、軸承座、導(dǎo)軌、第一鎖緊螺母、第一刻度盤、立軸旋轉(zhuǎn)座、齒輪、第二絲杠、滑動桿、第一固定塊、第二固定塊、第二絲母、齒條、第一絲母、第一絲杠。四級變速機(jī)構(gòu)包括中齒輪、小齒輪、滑移齒輪、滑移齒輪軸、可調(diào)支桿、鎖緊旋鈕、內(nèi)支架、固定塊、驅(qū)動軸、小驅(qū)動齒輪、大驅(qū)動齒輪、齒輪軸、大齒輪、驅(qū)動輪、中驅(qū)動齒輪、支柱、外支架。該小車雖節(jié)能環(huán)保、誤差小、運(yùn)行軌跡準(zhǔn)確，但仍存在以下缺陷：該無碳小車包括重力組件、凸輪軸組件、轉(zhuǎn)向微調(diào)機(jī)構(gòu)、四級變速機(jī)構(gòu)四個部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以制造，四級變速機(jī)構(gòu)包括多個齒輪，齒輪多、增加制作成本，且多級傳動降低了重力勢能的利用率，縮短小車的行走距離。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種8字形行走的無碳小車，本無碳小車設(shè)置傳動比為1:3.76的一級傳動齒輪，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制作成本低，采用雙聯(lián)輪轉(zhuǎn)換，重力勢能利用率高，小車行走的距離長，。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案：

8字形行走的無碳小車，包括車架和設(shè)于車架上的重力機(jī)構(gòu)、驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；所述重力機(jī)構(gòu)包括設(shè)于車架上的立筒、設(shè)于立筒頂端的雙聯(lián)輪，該雙聯(lián)輪上纏繞一柔性線繩，該繞柔性線繩一端連接有一勢能塊、另一端纏繞在繞線軸上；所述驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)包括設(shè)于繞線軸一端的驅(qū)動齒輪、與驅(qū)動齒輪嚙合的從動齒輪，且所述從動齒輪與所述驅(qū)動齒輪的傳動比為1:3.76，所述從動齒輪套設(shè)在固定于車架上的右后輪軸上，該右后輪軸的一端設(shè)有作為驅(qū)動輪的右后輪，所述驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)還包括固定于車架上的左后輪軸和設(shè)于左后輪軸上的作為從動輪的左后輪，且所述右后輪、左后輪對稱設(shè)于立筒的兩側(cè)；所述凸輪機(jī)構(gòu)包括設(shè)于繞線軸另一端的凸輪，所述凸輪通過軸承套連接有一滾子，該滾子與固定于車架上、且呈倒L型的推桿組件連接；所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括設(shè)于推桿組件上的線性軸承，所述線性軸承包括滑塊和設(shè)于滑塊下的圓柱形滑軌，所述線性軸承一側(cè)設(shè)有用于對中性調(diào)節(jié)的擺角調(diào)節(jié)桿，該擺角調(diào)節(jié)桿與第一千分尺測微頭連接，且所述線性軸承、第一千分尺測微頭均與用于擺角大小的擺角組件垂直連接，所述擺角組件從下往上依次設(shè)有擺角滑槽、第二擺角調(diào)節(jié)、擺角滑塊，且所述轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)內(nèi)設(shè)有第二分尺測微頭，所述轉(zhuǎn)角組件的下方連接一穿進(jìn)車架前端下的前叉套，該前叉套兩側(cè)設(shè)有前車輪支撐，兩前車輪支撐之間連接有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一前車輪。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，為了限制無碳小車整體的重量，減小摩擦力，使無碳小車盡量勻速平穩(wěn)運(yùn)行，確保運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性高，所述車架是由航空鋁合金材料制成的。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，為了進(jìn)一步減輕車架的重量，減小摩擦力，同時使前車輪轉(zhuǎn)動更加靈敏，有效提高無碳小車運(yùn)行軌跡的精確度，所述車架前端、前車輪支撐上均開設(shè)有孔洞。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：

1、設(shè)置傳動比為1:3.76的一級傳動齒輪，改變現(xiàn)有多級傳動的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制作成本低，采用雙聯(lián)輪轉(zhuǎn)換，重力勢能利用率高，小車行走的距離長；采用兩個千分尺結(jié)合線性軸承，便于拆裝和調(diào)試，且調(diào)節(jié)精準(zhǔn)、誤差小，確保8字形運(yùn)行軌跡精確。

2、車架由航空鋁合金材料制成，無碳小車整體質(zhì)量輕，有效減小摩擦力，使無碳小車盡量勻速平穩(wěn)運(yùn)行，確保運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性高。

3、車架前端、前車輪支撐上均開設(shè)有孔洞，進(jìn)一步減輕車架的重量，減小摩擦力，同時使前車輪轉(zhuǎn)動更加靈敏，有效提高無碳小車運(yùn)行軌跡的精確度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的俯視圖；

附圖標(biāo)號：1、車架，2、立筒，3、雙聯(lián)輪，4、繞線軸，5、驅(qū)動齒輪，6、從動齒輪，7、右后輪軸，8、右后輪，9、左后輪軸，10、左后輪，11、凸輪，12、推桿組件，13、滑塊，14、圓柱形滑軌，15、第一擺角調(diào)節(jié)，16、第一千分尺測微頭，17、擺角滑槽，18、第二擺角調(diào)節(jié)，19、擺角滑塊，20、第二千分尺測微頭，21、前叉套，22、前車輪支撐，23、前車輪。

具體實施方式

如圖1、和2所示提出本發(fā)明一種具體實施例，8字形行走的無碳小車，包括車架1和設(shè)于車架1上的重力機(jī)構(gòu)、驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；所述重力機(jī)構(gòu)包括設(shè)于車架1上的立筒2、設(shè)于立筒2頂端的雙聯(lián)輪3，該雙聯(lián)輪3上纏繞一柔性線繩，該繞柔性線繩一端連接有一勢能塊、另一端纏繞在繞線軸4上，本發(fā)明設(shè)置勢能塊為重錘；所述驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)包括設(shè)于繞線軸4一端的驅(qū)動齒輪5、與驅(qū)動齒輪5嚙合的從動齒輪6，且所述從動齒輪6與所述驅(qū)動齒輪5的傳動比為1:3.76，所述從動齒輪6套設(shè)在固定于車架1上的右后輪軸7上，該右后輪軸7的一端設(shè)有作為驅(qū)動輪的右后輪8，所述驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)還包括固定于車架1上的左后輪軸9和設(shè)于左后輪軸9上的作為從動輪的左后輪10，所述右后輪8、左后輪10對稱設(shè)于立筒2的兩側(cè)、且其的直徑大小相同；所述凸輪機(jī)構(gòu)包括設(shè)于繞線軸4另一端的凸輪11，所述凸輪通過軸承套連接有一滾子，該滾子與固定于車架上、且呈倒L型的推桿組件12連接；所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括設(shè)于推桿組件12上的線性軸承，所述線性軸承包括滑塊13和設(shè)于滑塊13下的圓柱形滑軌14，所述線性軸承一側(cè)設(shè)有用于對中性調(diào)節(jié)的第一擺角調(diào)節(jié)15，該第一擺角調(diào)節(jié)桿15與第一千分尺測微頭16連接，且所述線性軸承、第一千分尺測微頭16均與用于擺角大小的擺角組件垂直連接，所述擺角組件從下往上依次設(shè)有擺角滑槽17、第二擺角調(diào)節(jié)18、擺角滑塊19，且所述轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)18內(nèi)設(shè)有第二分尺測微頭20，所述轉(zhuǎn)角組件的下方連接一穿進(jìn)車架1前端下的前叉套21，該前叉套21兩側(cè)設(shè)有前車輪支撐22，兩前車輪支撐22之間連接有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一前車輪23。本實施例設(shè)置小車完成一個8字形軌跡周期的運(yùn)行，弧長近似為1.89m，在此過程中小車前車輪23完成8字形軌跡需要的轉(zhuǎn)向，以滿足小車重復(fù)繞障的要求。假設(shè)右后輪8、左后輪10的直徑為160mm，可計算出小車行走一個周期，后輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為n＝1.89m/0.16兀m＝3.76圈，即小車右后輪8、左后輪10與前車輪23轉(zhuǎn)向要通過1：3.76倍的速比減速后，再驅(qū)動前車輪23轉(zhuǎn)向，才能滿足8字形軌跡的重復(fù)繞障。

所述車架1是由硬鋁合金材料制成的，硬鋁合金的密度相對較小，有效減輕無碳小車整體的重量，從而減小無碳小車與地面的摩擦力，使無碳小車盡量勻速平穩(wěn)運(yùn)行，確保運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性高。

所述車架1前端、前車輪支撐22上均開設(shè)有孔洞，進(jìn)一步減輕車架1的重量，減小摩擦力，同時使前車輪23轉(zhuǎn)動更加靈敏，有效提高無碳小車運(yùn)行軌跡的精確度。

本發(fā)明使用時：由勢能塊的重力通過柔性線繩的纏繞將勢能轉(zhuǎn)化而來的動能帶動繞線軸4旋轉(zhuǎn)，同時帶動在繞線軸4上兩端的驅(qū)動齒輪5和凸輪11轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒輪5通過齒輪傳動將動力傳遞給從動齒輪6，從動齒輪6通過右后輪軸7帶動右后輪8轉(zhuǎn)動，左后輪10也跟著轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動小車前進(jìn)。在凸輪11隨著繞線軸4同步轉(zhuǎn)動時，嵌入凸輪4槽中的滾子帶動線性軸承上的滑塊13前后移動，使推桿組件12前后移動，從而使擺角調(diào)節(jié)15得到動力，推動與其垂直連接的擺角組件中的轉(zhuǎn)角滑槽17做間歇轉(zhuǎn)動，進(jìn)而改變前車輪23的擺角來實現(xiàn)前車輪23的轉(zhuǎn)向。在轉(zhuǎn)向過程中擺角的大小由第二千分尺測微頭20來實現(xiàn)微調(diào)，決定了小車行走軌跡的周長，小車與障礙物之間的距離增大提高繞障性能。為了調(diào)整小車行走軌跡的一致性，實現(xiàn)繞中心旋轉(zhuǎn)微量調(diào)節(jié)，利用第一千分尺測微頭16來實現(xiàn)，使小車自動繞8字形的軌跡行駛，來繞開障礙物。

當(dāng)然，上面只是結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選的具體實施方式作了詳細(xì)描述，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，凡依本發(fā)明的原理、構(gòu)造以及結(jié)構(gòu)所作的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。