一种无碳动力小车的制作方法

本实用新型涉及科技创新技术领域中的一种自行小车，尤其涉及一种无碳动力小车。

背景技术：

随着科技的发展，能源消耗日益增长，而煤炭作为大自然给予人类的一笔宝贵财富，在很长一段时间内对人类社会的发展有着举足轻重的作用。可是由于人们对煤炭的巨大需求，煤炭资源日趋减少近于枯竭。随着人们节能环保意识的提升，无碳的理念也越来越被人们提上研究的课题。更洁净、更环保、更节能、更高效的理念也深入人心。

在此背景下无碳小车已逐渐成为各地区乃至国家性的机械创新设计类比赛。在此次工程训练综合能力竞赛中要求各参赛队员自主设计并制作一种具有方向控制功能的自行小车，要求其行走过程中完成所有动作。所需的能量均由给定砝码下落的重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。

无碳小车是以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车。小车为三轮结构，具有转向控制机构，且该转向控制机构应具有可快速更换结构，以适应不同间距障碍物的竞赛场地；该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1kg的标准砝码(φ50×65mm，碳钢制作)来获得，要求砝码的可下降高度为400±2mm。标准砝码应始终由小车承载，且不允许出现砝码从小车上掉落的情况。

现有的大部分无碳小车在运动过程中，由于没有采取恰当的措施对砝码的导向进行控制，因此，在砝码的降落过程中，会容易使小车产生晃动，使其与原有的行进路线出现较大偏差，甚至会干扰整个无碳小车的前进。

技术实现要素：

本实用新型提供一种无碳动力小车，克服了现有无碳小车存在的小车在运行时路径容易发生偏转的问题。

本实用新型采用以下技术方案实现：一种无碳动力小车，包括运行机构、动能输出机构、转向机构。

运行机构包括底板、两个固定板、转动轴一、主动轮、从动轮、前轮架、轴承、前轮、调节机构。两个所述固定板均固定安装在所述底板上。所述转动轴一活动式贯穿两个所述固定板。所述主动轮固定安装在所述转动轴一上。所述从动轮与所述转动轴一之间转动连接。所述前轮架垂直转动安装在所述底板上，所述前轮活动式安装在所述前轮架上。所述调节机构包括活动板、螺栓、微分头；所述底板上开设有通槽，所述活动板安装在所述通槽内。所述活动板上开设有与所述螺栓配合的螺纹孔一，所述底板上开设有若干与所述螺纹孔一位置对应的螺纹孔二。所述螺栓贯穿所述螺纹孔一和其中一个所述螺纹孔二将所述活动板与所述底板固定连接。所述微分头安装在所述通槽的边缘，且与所述活动板的上端面位于同一侧。底板上开设有供所述轴承安装的通孔，所述轴承固定套设在所述前轮架上，所述前轮架与所述轴承之间键连接。所述主动轮的轴心和所述从动轮的轴心均与所述转动轴一的轴心重合。两个所述固定板上均开设有供所述转动轴一通过的通孔。其中一个所述固定板上的所述通孔与所述转动轴一之间通过内嵌轴承转动连接，其与所述主动轮位于同一侧；另一个所述固定板上的所述通孔与所述转动轴一之间通过内嵌轴承转动连接，其与所述从动轮位于同一侧，所述内嵌轴承固定在所述通孔内。

动能输出机构包括横板、若干定位杆、顶板、绕线轮、滑轮、配重块、细绳；所述横板固定安装在两个所述固定板顶部；所述定位杆呈环形阵列固定安装在所述横板上；所述顶板固定安装所述定位杆上，所述绕线轮和所述滑轮均安装在所述顶板上；所述配重块活动式安装在由若干所述定位杆围成的环形空间内，所述细绳的一端固定在所述配重块上，所述细绳的另一端绕过所述绕线轮和所述滑轮与所述转动轴一固定连接。

转向机构包括小齿轮、转动轴二、四根滑杆、凸轮框、大齿轮、锥齿轮一、转动轴三、锥齿轮二、凸轮、连杆。所述小齿轮固定安装在所述转动轴一上；所述转动轴二垂直转动安装在所述固定板上；四根滑杆分别滑动插接在两个固定板上对应预留的杆孔内；凸轮框安装在四根滑杆中间，凸轮框的两端分别与四根滑杆相对的一端固定相连；所述大齿轮和所述锥齿轮一均固定安装在所述转动轴二上，且所述大齿轮与所述小齿轮啮合。所述转动轴三垂直转动安装在所述底板上。所述锥齿轮二和所述凸轮均固定安装在所述转动轴三上，所述锥齿轮二与所述锥齿轮一垂直啮合，所述凸轮位于所述凸轮框内。所述连杆的两端分别固定在所述凸轮框和所述前轮架上。

作为上述方案的进一步改进，所述运行机构还包括两个法兰螺母，两个所述法兰螺母分别活动式安装在所述转动轴一的两端，所述转动轴一与所述法兰螺母之间螺纹连接。

作为上述方案的进一步改进，所述运行机构还包括双头螺栓和两个螺帽。所述双头螺栓的两端贯穿所述前轮架分别与两个所述螺帽螺纹连接，所述双头螺栓与所述前轮之间转动连接。

作为上述方案的进一步改进，所述动能输出机构还包括若干螺纹杆。所述定位杆顶部和底部均与所述螺纹杆一体成型连接，所述横板和所述顶板上均开设有供所述螺纹杆通过的通孔，所述横板和所述顶板与所述螺纹杆之间通过螺母固定连接。

作为上述方案的进一步改进，所述动能输出机构还包括固定架一、固定架二和固定杆。所述固定架一和所述固定架二均固定安装在所述顶板上，所述固定杆固定在所述固定架二上，所述滑轮与所述固定杆之间转动连接。所述绕线轮包括大轮和小轮。所述大轮转动安装在所述固定架一上，所述小轮与所述大轮一体成型连接，且所述小轮的轴心与所述大轮的轴心重合。

作为上述方案的进一步改进，所述凸轮框上开设有供所述连杆插入的槽体，所述前轮架上开设有供所述连杆通过的孔体，所述连杆与所述孔体之间通过顶丝连接。

本实用新型的优点是：

本实用新型通过砝码坠落带动转动轴一转动，使得转动轴一上的小齿轮转动并带动大齿轮转动，大齿轮带动轴二转动，由转动轴二上的锥齿轮一带动锥齿轮二转动。锥齿轮二带动转动轴三和凸轮转动，凸轮往复敲击凸轮框，使得凸轮框带着滑杆做往复运动。在连杆的作用下，凸轮框带动前轮架转动，使得前轮架上的前轮摆动，从而实现小车走出s型路径并躲避比赛场地设计的障碍物。

本实用新型提供的无碳小车，凸轮随着砝码的坠落而发生转动，凸轮框在凸轮的作用下，进行左右往复移动。使用螺栓将活动板与底板进行固定，采用微分头定位。拧下螺栓，移动活动板，将活动板上的螺纹孔对应底板上不同位置的螺纹孔，可实现活动板的位置可调，前轮架在底板上的位置随着活动板变动，从而使得前轮的位置变得可调，在微分头的精准测量下，可实现前轮位置的精确调整。通过详尽参数计算和前轮位置的精确调整，可保持前轮的左转向时间、右转向时间与偏角保持一致，保证该小车行进的x轴尽量无偏转。

附图说明

图1为本实用新型实施例的无碳动力小车的立体结构示意图。

图2为图1中无碳动力小车的另一视角的立体结构示意图。

图3为图1中无碳动力小车的又一视角的立体结构示意图。

图4为图1中无碳动力小车正视的部分结构平面示意图。

图5为图1中无碳动力小侧视的部分结构平面示意图。

图6为图1中无碳动力小车俯视的部分结构平面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例提供了一种无碳动力小车。请参阅图1，图1为本实用新型实施例的无碳动力小车的立体结构示意图。该无碳动力小车包括运行机构、动能输出机构、转向机构。

请参阅图2，图2为图1中无碳动力小车的另一视角的立体结构示意图。运行机构包括底板3、两个固定板1、转动轴一7、两个法兰螺母、主动轮22、从动轮23、调节机构、前轮架17、轴承、前轮18、双头螺栓和两个螺帽。

两个固定板1均固定安装在底板3上。固定板1在底板3上的固定安装方式有很多，在本实施例中，固定板1与底板3之间通过螺栓固定连接。当然，在其他实施例中，固定板1与底板3之间也可以通过其他固定方式进行安装，如钉接。

转动轴一7活动式贯穿两个固定板1，两个固定板1上均开设有供转动轴一7通过的通孔。转动轴一7与固定板1之间的活动安装方式有很多，在本实施例中，可通过外加轴承来实现，将外加轴承嵌设在固定板1中，转动轴一7贯穿外加轴承，以实现转动轴一7与固定板1之间的活动连接。两个固定板1上均开设有供外加轴承通过的通孔，转动轴一7与外加轴承的内圈之间键连接。两个法兰螺母分别活动式安装在转动轴一7的两端，转动轴一7与法兰螺母之间螺纹连接。两个法兰螺母对转动轴一7进行周向定位，使得转动轴一7在固定板1上只能发生转动，而不能相对固定板1左右滑动。

请参阅图3，图3为图1中无碳动力小车的又一视角的立体结构示意图。主动轮22固定安装在转动轴一7上。主动轮22与转动轴一7之间的固定安装方式有很多种，在本实施例中，转动轴一7与主动轮22之间键连接，使得主动轮22随转动轴一7转动。当然，在其他实施例中，主动轮22与转动轴一7之间的固定也可通过其他固定安装方式来实现，如通过螺栓和螺帽进行连接。

从动轮23与转动轴一7之间转动连接。从动轮23与转动轴一7之间转动方式有很多，在本实施例中，通过内嵌轴承实现，主动轮22的轴心和从动轮23的轴心均与转动轴一7的轴心重合，将内嵌轴承固定套设在转动轴一7上，再将从动轮23固定套设在转动轴一7上。

请参阅图5，图5为图1中无碳动力小侧视的部分结构平面示意图。调节机构包括活动板19、螺栓、微分头2。所述底板3上开设有通槽15，所述活动板19安装在所述通槽15内。所述活动板19上开设有与所述螺栓配合的螺纹孔一，在底板3上的对应位置开设有若干与所述螺纹孔一位置对应的螺纹孔二，所述螺栓贯穿活动板19上的螺纹孔一和底板3上的螺纹孔二将所述活动板19与所述底板3固定连接。所述微分头2安装在所述通槽15的边缘，与所述活动板的上端面位于同一侧，用于测量活动板19在通槽15内的位置。

请参阅图6，图6为图1中无碳动力小车俯视的部分结构平面示意图。前轮架17通过轴承转动安装在活动板19上，活动板19上开设有供轴承安装的通孔，轴承固定安装在通孔内，前轮架17贯穿轴承且两者键连接。前轮18转动安装在前轮架17上，可自由滚动。前轮18与前轮架17之间的活动安装方式有很多种，在本实施例中，通过双头螺栓和螺帽来实现。双头螺栓的两端贯穿前轮架分别与两个螺帽螺纹连接，双头螺栓与前轮18之间转动连接。当然，在其他实施例中，前轮18与前轮架17之间也可以通过其他活动安装方式进行安装，如在前轮架17上设置转轴，将前轮18设置在转轴上，转轴与前轮架17之间、前轮18与转轴之间均通过外加轴承固定安装。在所述底板3上开设有通槽15，将活动板19安装在所述通槽15内且通过螺栓与底板3进行位置固定，拧下螺栓，移动活动板19，将活动板19上的螺纹孔一对应底板3上不同位置的螺纹孔二，可实现活动板19的位置可调，前轮架17在底板3上的位置随着活动板19变动，从而使得前轮18的位置变得可调，在微分头2的精准测量下，可实现前轮18位置的精确调整。通过详尽参数计算和前轮18位置的精确调整，可保持前轮18的左转向时间、右转向时间与偏角保持一致，保证该小车行进的x轴尽量无偏转。

动能输出机构包括横板4、若干定位杆24、顶板20、固定架一25、固定架二、固定杆、滑轮26、若干螺纹杆、绕线轮21、配重块、细绳。

横板4固定安装在两个固定板1顶部。定位杆24呈环形阵列固定安装在横板4上。顶板20固定安装定位杆24上。滑轮26均安装在顶板20上，滑轮26在顶板20上的安装方式有很多种，在本实施例中，在顶板20上固定一个支架，将滑轮26转动设置在支架上。固定架一25和固定架二均固定安装在顶板20上，固定杆固定在固定架二上，滑轮26与固定杆之间转动连接。

定位杆24顶部和底部均与螺纹杆一体成型连接，横板4和顶板20上均开设有供螺纹杆通过的通孔，横板4和顶板20与螺纹杆之间通过螺母固定连接。

绕线轮21安装在顶板20上。配重块活动式安装在由若干定位杆24围成的环形空间内，用以限制配重块在水平方向上的运动，避免小车在运行时因受到水平方向上的力而使得小车的行进路径发生偏转，保证了小车的平稳运行。细绳的一端固定在配重块上，细绳的另一端绕过绕线轮21和滑轮26与转动轴一固定连接。绕线轮21包括大轮和小轮，大轮转动安装在固定架一25上，小轮与大轮一体成型连接，且小轮的轴心与大轮的轴心重合。细绳的一端与配重块相连，细绳的另一端绕过小轮并缠绕在大轮上，随后固定在转动轴一7上。

在本实施例中，配重块选用1kg标准砝码，砝码从高处下落时，带动细绳的一端下落，绕线轮21的小轮转动，带动绕线轮21的大轮转动，细绳在大轮上缠绕，绕设在主动轮轴上的细绳放松，使得主动轮轴单向向前转动，固定在转动轴一7上的主动轮22转动，驱使小车向前行进。

请参阅图4，图4为图1中无碳动力小车正视的部分结构平面示意图。转向机构包括小齿轮13、转动轴二8、四根滑杆5、凸轮框10、连杆16、大齿轮14、锥齿轮一12、转动轴三6、锥齿轮二11、凸轮9。

小齿轮13固定安装在转动轴一7上。转动轴二8垂直转动安装在固定板1上。四根滑杆5分别滑动插接在两个固定板1上对应预留的杆孔内。

凸轮框10安装在四根滑杆5中间，凸轮框10的两端分别与四根滑杆5相对的一端固定相连，本实施例中凸轮框10与滑杆5之间是一体冲压成型的。连杆16的两端分别固定在凸轮框10和前轮架17上。凸轮框10上开设有供连杆16插入的槽体，前轮架17上开设有供连杆16通过的孔体，连杆16与孔体之间顶丝连接。

大齿轮14和锥齿轮一12均固定安装在转动轴二8上，且大齿轮14与小齿轮13啮合。转动轴三6垂直转动安装在底板3上。锥齿轮二11和凸轮9均固定安装在转动轴三6上，锥齿轮二11与锥齿轮一12垂直啮合，凸轮9位于凸轮框10内。

当砝码从高处下落时，在细绳的牵引作用下，转动轴一7转动，转动轴一7上的小齿轮13转动并带动大齿轮14转动。在大齿轮14的转动作用下，转动轴二8转动，转动轴二8上的锥齿轮一12转动，带动锥齿轮二11转动。锥齿轮二11带动转动轴三6和凸轮9转动，凸轮9往复敲击凸轮框10，使得凸轮框10带着滑杆5在杆孔内做往复运动。在连杆16的作用下，凸轮框10带动前轮架17转动，使得前轮架17上的前轮18摆动，从而实现转弯，躲避比赛场地设计的障碍物。

本实用新型通过砝码坠落带动转动轴一转动，使得转动轴一上的小齿轮转动并带动大齿轮转动，大齿轮带动轴二转动，由转动轴二上的锥齿轮一带动锥齿轮二转动。锥齿轮二带动转动轴三和凸轮转动，凸轮往复敲击凸轮框，使得凸轮框带着滑杆在杆孔内做往复运动。在连杆的作用下，凸轮框带动前轮架转动，使得前轮架上的前轮摆动，从而实现小车走出s型路径并躲避比赛场地设计的障碍物。此外，拧下螺栓，移动活动板，将活动板上的螺纹孔对应底板上不同位置的螺纹孔，可实现活动板的位置可调，前轮架在底板上的位置随着活动板变动，从而使得前轮的位置变得可调，在微分头的精准测量下，可实现前轮位置的精确调整。通过详尽参数计算和前轮位置的精确调整，可保持前轮的左转向时间、右转向时间与偏角保持一致，保证该小车行进的x轴尽量无偏转。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。