一种自动阻尼减速机构及采用该机构的无碳小车的制作方法

本发明涉及一种自动阻尼减速机构及采用该机构的无碳小车。

背景技术：

无碳三轮小车是以重力势能的驱动和方向控制行驶的科技活动参赛顶目，是由国家教育部门举办的全国性大学生科技创新活动顶目，是各大院校大学生工程素质能力的体现。第四届是以前三届“S”和“8”字形绕桩行驶的基础上，新增了在“0”字环形赛道上，随机设定间断式避障墙和上下坡道等路障的位置为竞赛主题，使前三届不具爬坡能力的参赛小车，无法满足在上下坡道上对所需驱动力进行自动调节，导致易出现下坡失速的情况发生。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种自动阻尼减速机构及采用该机构的无碳小车，采用液体自流和自水平的特点作为自动阻尼减速动力，有效解决行驶中的无碳小车下坡时会迅速生成单位时间段的失速现象。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种自动阻尼减速机构，安装于车架上；包括：贮水组件和阻尼组件；

贮水组件包括主水箱、副水箱和分别连通两个水箱的底部并起力臂作用的水管；水管转动安装于车架上并使贮水组件的重心偏向副水箱；主水箱的底部开设一排水口，主水箱中设有能够遮住或打开排水口的盖板；

阻尼组件包括顶杆、杆套、第一弹簧和阻尼轮；杆套垂直安装于车架上，顶杆滑动安装于杆套中，第一弹簧套设在顶杆的外壁上、其上端与顶杆连接、下端与杆套连接；阻尼轮安装于顶杆的下端，阻尼轮与跑道接触时产生阻力实现减速；

顶杆的顶部设有顶针形成台阶，主水箱下降时能够接触台阶并将顶杆下压至阻尼轮接触跑道，顶针能够插入排水口中将盖板顶起令主水箱中的水从排水口排出实现阻力调节。

进一步地，还包括横置于车架上的V型槽板和垂直设置于水管上并靠近副水箱的支撑体，水管通过支撑体与V型槽板形成转动支撑。

进一步地，阻尼轮包括阻尼棒、第二弹簧和滚轮；顶杆的底部具有轮叉部，轮叉部的顶部开设一内孔，第二弹簧和阻尼棒装于内孔中，滚轮安装于轮叉部上，第二弹簧的作用力使阻尼棒抵接滚轮的轮面。

进一步地，轮叉部还开设有竖直向下的长槽，长槽中横穿并固定轮轴从而实现滚轮与轮叉部的可调节安装。

进一步地，还包括能够防止副水箱这边的水管向下倾摆的限位螺钉，限位螺钉与车架螺纹连接以实现高度调节。

进一步地，杆套具有凸台，第一弹簧的顶部与凸环抵接、底部与凸台抵接。

进一步地，盖板具有弧形缺口。

进一步地，主水箱和副水箱的顶部均开设有主水箱口和副水箱口。

本发明还公开了一种无碳小车，包括车架和上述自动阻尼减速机构。

本发明具有的有益效果：采用液体自流和自水平的特点作为自动阻尼减速动力，有效解决行驶中的无碳小车下坡时会迅速生成单位时间段的失速现象，造成超出无碳小车的安全行驶速度，有效避免在“0”字环形赛道上规避间断式障碍墙时方向失控或行驶失稳的问题发生。该液体自动阻尼减速方法新颖结构简单，自动灵活原理独特，适时自动性能好等特点。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的主视图；

图2为图1所示实施例的左视图；

图3为图1所示实施例的俯视图；

图4为图2中B处的局部放大图；

图5为图1所示实施例中盖板的结构示意图。

附图标记：

1副水箱口；2副水箱；3水管；4车架；5V型槽板；6支撑体；7水；8盖板；9顶杆；10主水箱；11凸环；12第一弹簧；13杆套；14轮轴；15滚轮；16副水箱盖；17限位螺钉；18第二弹簧；19阻尼棒；20主水箱盖；21沉头螺丝；22跑道；23主水箱口；24排水口；25轮叉部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至5所示，一种无碳小车，包括车架4和和安装在车架4上的自动阻尼减速机构。

自动阻尼减速机构，包括：贮水组件和阻尼组件。贮水组件包括：主水箱10、副水箱2和分别连通两个水箱的底部并起力臂作用的水管3。主水箱10的顶部设有主水箱口23、底部设有主水箱盖20，主水箱盖20与水管3的一端连接构成水通路。主水箱盖20上还开设一排水口24，排水口24小于主水箱盖20与水管3连通处的通孔，以保持主水箱10对阻尼减速有提供足够的动能。副水箱2的顶部设有副水箱口1、底部设有副水箱盖16，副水箱盖16与水管3的另一端连接构成水通路。通过主水箱口23和副水箱口1可以分别向主水箱10和副水箱2里补水。

水管3上垂直设置支撑体6，车架4上通过沉头螺丝21横置安装V型槽板5，支撑体6的底部置于该V型槽板5中使水管3转动支撑于车架4上。该结构使贮水组件在杠杆作用下具备自动平衡功能：当主水箱10这边的重量大于副水箱2时，水管3发生倾斜令主水箱10的位置下降；反之则副水箱2的位置下降。车架4上还安装有限位螺钉17，限位螺钉17通过螺纹连接实现高度调节，副水箱2下降时能够与限位螺钉17接触实现限位。支撑体6应当靠近副水箱2从而使贮水组件的重心偏向副水箱2，以保持平道行驶的通畅。

主水箱10中还设有能够遮住或打开排水口24的盖板8，该盖板8具有弧形缺口，该形状不仅能够使盖板8的设计尺寸增大以避免其在主水箱10中晃动的情形，而且还能使其在对排水口24进行封堵的同时又不会对主水箱10和水管3之间的水7的流动造成影响。

阻尼组件包括：顶杆9、杆套13、第一弹簧12和阻尼轮。杆套13垂直安装于车架4上，顶杆9滑动安装于杆套13中。顶杆9的外壁具有一凸环11，杆套13设有一凸台，第一弹簧12的顶部与凸环11抵接、底部与凸台抵接，这样的连接方式使顶杆9和杆套13能够在第一弹簧12的作用力下发生相对移动。顶杆9的顶部设有顶针形成台阶，由于顶针直径小于顶杆直径，因此仅顶针能够插入排水口24中并将盖板8顶起。而台阶则在与主水箱10的底部接触时受其下压力而令顶杆9下降使滚轮15与跑道22接触实现减速。

阻尼轮包括阻尼棒19、第二弹簧18和滚轮15。顶杆9的底部具有轮叉部25，轮叉部25开设有竖直向下的长槽，长槽中横穿并固定轮轴14从而实现滚轮15与轮叉部25的可调节安装。轮叉部25的顶部开设一内孔，第二弹簧18和阻尼棒19装于内孔中，第二弹簧18的作用力使阻尼棒19抵接滚轮15的轮面。由此使在安装滚轮15时可以根据第二弹簧18的作用力调节滚轮15和阻尼棒19之间的阻尼大小从而实现下坡减速时的效果。第二弹簧18的作用力大于第一弹簧12的作用力时，减速效果更好。

本发明的工作原理及过程

当无碳小车行驶在有着平面度要求的跑道22上时，水管3与跑道相对平行。由于水管3和主水箱10和副水箱2中的水是互通，使主水箱10与副水箱2的水位高度是相对一致，所以主水箱10与副水箱2重量平衡。当无碳小车起步或上坡时，贮水组件的水平状态改变，主水箱10翘起、高于副水箱2，纵向水平状态改变，使主水箱10与副水箱2的水位失去平衡，导致主水箱10中的水经水管3有节制地流向副水箱2，使其水体增量的副水箱2高度下降，此时限位螺钉17限制水管3下降位置，保持副水箱2相对车架4水平的状态。

当无碳小车下坡时，贮水组件的水平状态改变，副水箱2下的限位螺钉17随着车架4抬高，迫使副水箱2高于主水箱10，副水箱2中的水经水管3有节制地流向主水箱10，使其水体增量的主水箱10高度下降，形成重力势能为液体自动阻尼减速提供了动能。此时，顶杆9顶部的顶针插入排水口24中将盖板8顶起，同时主水箱盖20对顶杆9造成下压力迫使其下降是阻尼轮与跑道22接触。在第二弹簧18和阻尼棒19的恒力作用下，使阻尼轮与跑道形成附着力产生滚动摩擦，生成一定量的阻尼减速力。另一方面，由于盖板8被顶针顶起，主水箱10里的水从排水口24排出，使主水箱10的重量减小从而令其对顶杆9的压力减小，以保持小车下坡时主水箱10给顶杆9维持定量衡压力，使下坡中无碳小车在有阻尼减速的作用下平稳行驶。最后无碳小车下坡后在平道行驶时，因车架4、水管3与跑道平行，在自平衡力的作用下使主水箱10和副水箱2能适时自行恢复相应的水平状态，顶杆9失去主水箱10的的压力，在第一弹簧12的作用下复位并提起阻尼轮使其与跑道脱离接触，从而解除对小车的减速功能。该减速机构解决了行驶中的无碳小车下坡时会迅速生成单位时间的失速现象而造成超出无碳小车的安全行驶速度的问题，有效避免在“0”字形的环形赛道上规避间断式障碍墙时方向失控或行驶失稳的问题发生。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。