一种无碳自行越障小车的制作方法

本实用新型属于新能源设备技术领域，尤其涉及一种无碳自行越障小车。

背景技术：

因对碳的使用量过大而造成全球气候变化，由此所带来的自然灾害越来越多。为此，2008年6月5日世界环境日的主题特定为“转变传统观念，推行低碳经济”。

世界需要更多的低碳甚至是无碳产品来代替传统的高能耗产品。国外比较先进的低碳汽车产品有很多，比如纯电动汽车。纯电动汽车就是由电动机驱动的汽车，电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少。然而，这些产品终究还是没有达到无碳的境界。国内对无碳小车的研究主要在大学生中开展得比较多，《全国大学生工程训练综合能力竞赛》就主要是对无碳小车的研究。从多届比赛当中的设计产品来看，每届产品的能量利用效率都有很大的提高。设计的产品都不太一样，有的是驱动机构不同，有的是传动机构不同，有的是转向机构不同，当然，不同的设计方法的实际效果也存在一定的差异。其中传动机构有的采用齿轮,所以无碳小车的研究与探索非常有市场前景。在驱动方式选择上有发条储能、弹簧储能、大飞轮储能等，但发条储能和释放能量时会消耗能量，使能量利用率很低，并且在后期发条还会阻碍车轮转动；弹簧驱动的结构非常复杂；大飞轮驱动时小车行进的速度不易控制。传动机构有有齿轮传动、链轮传动等方案，但存在 机构复杂、效率低、传动不平稳等缺点；转向机构设计方案有曲柄齿轮、曲柄连杆等，但存在误差大、设计与加工难度大等缺点。

综上所述，现有的无碳小车存在驱动方式选择使能量利用率很低，阻碍车轮转动；弹簧驱动的结构非常复杂；大飞轮驱动时小车行进的速度不易控制。传动机构存在机构复杂、效率低、传动不平稳等缺点；转向机构设计方案有曲柄齿轮、曲柄连杆等，存在误差大、设计与加工难度大等缺点。

技术实现要素：

本实用新型为解决有的无碳小车存在驱动方式选择使能量利用率很低，阻碍车轮转动；弹簧驱动的结构非常复杂；大飞轮驱动时小车行进的速度不易控制。传动机构存在机构复杂、效率低、传动不平稳等缺点；转向机构设计方案有曲柄齿轮、曲柄连杆等，存在误差大、设计与加工难度大的问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的无碳自行越障小车。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

该无碳自行越障小车包括小车车架，小车车架的上端安装有传动机构，传动机构的上端安装有能量转换机构，传动机构的前端安装有驱动机构，驱动机构的前端安装有转向机构；能量转换机构通过传动机构与驱动机构和转向机构机械配合安装。

进一步，所述能量转换机构包括支架，支架的上端安装有梯形轮，支架的下端安装有定滑轮。

进一步，所述传动机构包括通过皮带连接的小带轮和大带轮。

进一步，所述转向轴的上端安装有转向臂，转向轴的下端安装有转向套筒， 转向套筒的外侧安装有锁紧螺母。

进一步，所述小车车架的前端安装有前轮，小车车架的后端安装有后轮；小车车架的上端安装有圆柱凸轮，圆柱凸轮的上端设置有滑竿，滑竿的中部安装有横梁滑块。

本实用新型具有的优点和积极效果是：该无碳自行越障小车以5焦耳重力势能为唯一能量的、具有连续避障功能；小车采用的摆杆机构由传统的刚性杆改为柔性绳索，小车控制转弯更省力，躲避障碍物的周期更容易实现与控制，同时降低了整车重量；利用有机玻璃作为轮子，易于实现差速，且降低了轮子与地面之间的摩擦系数；整体构造简单，摩擦损耗小，效率高，较容易制造安装。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的无碳自行越障小车的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的能量转换机构的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的传动机构的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的转向机构的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的驱动机构的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的小车车架的结构示意图；

图中：1、能量转换机构；1-1、支架；1-2、梯形轮；1-3、定滑轮；2、传动机构；2-1、小带轮；2-2、大带轮；3、转向机构；3-1、转向臂；3-2、转向轴；3-3、转向套筒；3-4、锁紧螺母；4、驱动机构；4-1、前轮；4-2、后轮；4-3、圆柱凸轮；4-4、滑竿；4-5、横梁滑块；5、小车车架。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合图1至图6对本实用新型的结构作详细的描述。

该无碳自行越障小车包括小车车架5，小车车架5的上端安装有传动机构2，传动机构2的上端安装有能量转换机构1，传动机构2的前端安装有驱动机构4，驱动机构4的前端安装有转向机构3；能量转换机构1通过传动机构2与驱动机构4和转向机构3机械配合安装。

进一步，所述能量转换机构1包括支架1-1，支架1-1的上端安装有梯形轮1-2，支架1-1的下端安装有定滑轮1-3。

进一步，所述传动机构2包括通过皮带连接的小带轮2-1和大带轮2-2。

进一步，所述转向轴3-2的上端安装有转向臂3-1，转向轴3-2的下端安装有转向套筒3-3，转向套筒3-3的外侧安装有锁紧螺母3-4。

进一步，所述小车车架5的前端安装有前轮4-1，小车车架5的后端安装有后轮4-2；小车车架5的上端安装有圆柱凸轮4-3，圆柱凸轮4-3的上端设置有滑竿4-4，滑竿4-4的中部安装有横梁滑块4-5。

下面结合工作原理对本实用新型的结构作进一步的描述。

能量转换机构1实现重物落下的势能转换成小车前行的动能，并克服摩擦做功。传动机构2是把动力和运动传递到转向机构3和驱动机构4上，使小车按一定的路程曲线行驶的更远。转向机构3将旋转运动转化为满足要求的周期性摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。驱动机构4使圆柱凸 轮4-3获得连续或不连续的任意预期往复运动。小车车架5作为其它机构的安装基础，承受一定重量并携带落下的重物。支架1-1安装在小车车架5上，支架1-1上端安装定滑轮1-3；梯形轮1-2表面有螺旋曲线槽用来缠绕细绳，同时又作为后轮4-2及小带轮2-1的安装轴。大带轮2-2安装轴上安装带有一定曲线凹槽的圆柱凸轮4-3，圆柱凸轮4-3上的凹槽与凸轮滑块配合，驱动转向臂3-1、转向轴3-2，带动转向前轮4-1实现转向。小车车架5采用树脂玻璃加工制作成。其中三角形结构紧凑但不能携带落下的重物、矩形结构平稳但材料浪费且增加小车自重，而三角形和矩形综合型能汇集三角形和矩形的优点同时又避免了主要缺点，因此选用三角形和矩形综合型。

支架1-1上端安装定滑轮1-3，将重物支起。梯形轮1-2表面有螺旋曲线槽，用来缠绕细绳。梯形轮1-2的设计实现了小车的启动和重物的从低速到减速下落，减小了因碰撞而损失的能量。在起始时原动轮的转动半径较大，启动转矩大，有利启动。启动后，原动轮半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后小车匀速运动。当重物距小车很近时，梯形轮1-2的半径再次变小，绳子的拉力不足以使梯形轮1-2匀速转动，但是由于重物的惯性，仍会减速下降，原动轮的半径变小，总转速比提高，小车缓慢减速直到停止，物块停止下落，正好接触小车。支架1-1上做安装支架1-1，将细线绕在梯形轮1-2上，细线另一头接重物，通过定滑轮1-3和支架1-1将重物悬挂在小车上方，重物下落时带动后轮4-2转动。

传动机构2是把动力和运动传递到转向机构3和驱动轮上，使小车按一定的路程曲线行驶的更远。由于小带轮2-1和大带轮2-2具有结构简单、传动平稳、价格低廉缓冲吸振等优点，经综合考虑，本机构采用带传动作为传动机构2。 转向轮轮缘处加工了R20的圆弧以增加转向轮与地面的接触能力，转向支座加工了螺纹以适应不同轴距的需要。

转向机构3是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构3也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，同时还需要有特殊的运动特性。能够将旋转运动转化为满足要求的周期回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。

驱动机构4是圆柱凸轮4-3机构，因为圆柱凸轮4-3是具有一定曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。只需设计适当的圆柱凸轮4-3轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便。考虑到凸轮滑块在运动过程中存在着翻转的隐患，采用了双滑杆布置，同时也提高了其运动精度。

驱动机构4在车转向过程中内侧车轮的速度小于外侧，因此需用差速结构，此小车结构简单因此利用单向轴承来实现差速。

小车车架5不用承受很大的力，精度要求低，考虑到重量加工成本等，支架1-1采用树脂玻璃加工制作成。其中三角形结构紧凑但不能携带落下的重物、矩形结构平稳但材料浪费且增加小车自重，而三角形和矩形综合型能汇集三角形和矩形的优点同时又避免了主要缺点，因此选用三角形和矩形综合型。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。