專利名稱：一種以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到無(wú)碳小車能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體是一種以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車。
背景技術(shù)：
以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車是第二屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽題目，要求給定一重力勢(shì)能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計(jì)一種可將該重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來(lái)驅(qū)動(dòng)小車行走的裝置。該自行小車在前行時(shí)能夠自動(dòng)避開賽道上設(shè)置的障礙物(每間隔1米，放置一個(gè)直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒)。大賽的評(píng)比標(biāo)準(zhǔn)包括勢(shì)能轉(zhuǎn)化效率和成本控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種成本低、能量利用率高，且控制簡(jiǎn)單可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)彎半徑小、穩(wěn)定性好、節(jié)能環(huán)保的以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車。是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車，包括能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要包括重塊、細(xì)繩、后車軸、支撐桿、定滑輪及重塊下落穩(wěn)定裝置，定滑輪固定在支撐桿頂部、并帶有變速裝置，細(xì)繩包括連接后車軸與定滑輪的細(xì)繩a、連接定滑輪與重塊的細(xì)繩b ；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括同前車軸同軸的圓柱棒、偏心圓盤、橡皮筋及帶傳動(dòng)裝置，帶傳動(dòng)裝置包括固定在偏心圓盤軸上的大帶輪、與后車軸為一體的小帶輪，橡皮筋的作用是使偏心圓盤始終與同前車軸同軸的圓柱棒接觸。所述支撐桿底部采用直角鐵固定在小車底板上，以增強(qiáng)支撐桿的穩(wěn)定性。還包括實(shí)現(xiàn)差速器的功能兩個(gè)單向軸承。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于1、整個(gè)小車都是采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易于加工的零部件，使得整個(gè)小車成本費(fèi)用只有幾百元，相對(duì)于其他高校參賽隊(duì)伍動(dòng)輒幾萬(wàn)的制作成本具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)；2、支撐桿頂部采用定滑輪連接，減小了傳動(dòng)的摩擦阻力，使得能量利用率提高；定滑輪采用變速裝置，使得重塊下落當(dāng)量高度升高，能量利用率成倍(定滑輪大徑與小徑的比值)增長(zhǎng)；在前車軸上裝有與前車軸同軸的圓柱棒(通過(guò)滾動(dòng)軸承固定在前車軸上)，減小了偏心圓盤的直徑，且使偏心圓盤與前車軸的接觸方式由摩擦接觸變?yōu)闈L動(dòng)接觸，減小了摩擦損失，提高整車能量利用率；3、采用重塊下落穩(wěn)定裝置，解決了重塊下落左右搖擺問(wèn)題，使重塊平穩(wěn)下落，提高了整車穩(wěn)定性；4、采用帶傳動(dòng)的方式，與齒輪傳動(dòng)相比震動(dòng)?。?、采用偏心圓盤控制轉(zhuǎn)向的方式，比較曲柄連桿控制轉(zhuǎn)向的方式，省去了鉸接等連接方式，使得系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單可靠。


圖1是以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車的一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式1、后車軸；2、支撐桿；3、定滑輪；4、重塊下落穩(wěn)定裝置；5、小車底板；6、偏心圓盤； 7、偏心圓盤軸；8、前車軸；9、同前車軸同軸的圓柱棒；10、前車輪；11、大帶輪；12、帶；13、 小帶輪(與后車軸為一體)。參照?qǐng)D1為本發(fā)明所述一種以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車的一種實(shí)施方式，無(wú)碳小車的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。細(xì)繩a —端纏繞在后車軸1上，一端纏繞在定滑輪3的小徑上；細(xì)繩b —端纏繞在定滑輪3的大徑上，一端懸掛重塊。重塊下降時(shí)，細(xì)繩b伸長(zhǎng)，帶動(dòng)定滑輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而通過(guò)細(xì)繩a帶動(dòng)后車軸1轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使兩個(gè)后車輪驅(qū)動(dòng)小車行走，即實(shí)現(xiàn)將重塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小車的動(dòng)能。支撐桿2底部采用直角鐵固定在小車底板5上，增強(qiáng)了支撐桿2的穩(wěn)定性， 提高了小車的堅(jiān)固性；小車底板5采用折邊處理，加強(qiáng)了小車的剛度；參照?qǐng)D2，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。當(dāng)后車軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)帶傳動(dòng)(大帶輪11、帶12、小帶輪(與后車軸為一體)13) 帶動(dòng)偏心圓盤軸7 (該軸與前車軸在同一水平面上)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)偏心圓盤6的轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心圓盤6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)橡皮筋的拉力實(shí)現(xiàn)偏心圓盤6始終與同前車軸同軸的圓柱棒9接觸， 從而實(shí)現(xiàn)前車軸8在水平面上的擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)前車輪10的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)向。小車多處采用可調(diào)裝置，(如偏心圓盤在軸上的位置可調(diào)，從而可改變轉(zhuǎn)角的大小)補(bǔ)償計(jì)算過(guò)程中的誤差。還包括兩個(gè)單向軸承，以實(shí)現(xiàn)差速器的功能，保證兩個(gè)后輪均為驅(qū)動(dòng)輪的前提下，又能避免小車轉(zhuǎn)向時(shí)車輪打滑。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車，包括能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要包括重塊、細(xì)繩、后車軸、支撐桿、定滑輪及重塊下落穩(wěn)定裝置，定滑輪固定在支撐桿頂部、并帶有變速裝置，細(xì)繩包括連接后車軸與定滑輪的細(xì)繩a、連接定滑輪與重塊的細(xì)繩b ；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括同前車軸同軸的圓柱棒、偏心圓盤、橡皮筋及帶傳動(dòng)裝置，帶傳動(dòng)裝置包括固定在偏心圓盤軸上的大帶輪、與后車軸為一體的小帶輪，橡皮筋的作用是使偏心圓盤始終與同前車軸同軸的圓柱棒接觸。
2.如權(quán)利要求1所述一種以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車，其特征在于所述支撐桿底部采用直角鐵固定在小車底板上，以增強(qiáng)支撐桿的穩(wěn)定性。
3.如權(quán)利要求3所述一種以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車，其特征在于還包括實(shí)現(xiàn)差速器的功能兩個(gè)單向軸承。
全文摘要
一種以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車，屬于無(wú)碳小車能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其主要特征在于能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要包括細(xì)繩、后車軸、支撐桿、定滑輪及重塊下落穩(wěn)定裝置；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括同前車軸同軸的圓柱棒、偏心圓、橡皮筋及帶傳動(dòng)裝置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供一種能量利用率高、穩(wěn)定性高，而且控制簡(jiǎn)單可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、節(jié)能環(huán)保的以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車。
文檔編號(hào)G05D1/02GK102279601SQ201110115518
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者張為春, 杜以英, 王麗娟, 黃杰 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)