一种可调式适应变距障碍避障行走的环保小车的制作方法

本实用新型涉及一种驱动小车，具体涉及是重力势能转化为驱动力的一种可调式适应变距障碍避障行走的环保小车。

背景技术：

无碳小车是一种无需使用燃油或者电池便能自主驱动行驶的小车，其能量来源是悬挂在一定高度处的重物拥有的势能，近年来一直被全国工程训练大赛选作比赛题目。大赛要求小车在行进过程中仅由重物的势能提供能量，并且还要求小车具有可调节的转向控制机构，可以在小车行进过程中自主的避开设置在场地内的障碍物，同时又能适应放有不同间距障碍物的比赛场地。

现有的无碳小车普遍只能适用于一个固定桩距的行走，当桩距改变时则无法工作；有一些小车采用一级齿轮传动，使得小车上有一个巨大的齿轮，十分笨重；有一些小车采用四杆机构导向，由于四杆机构常有急回特性，会导致小车转向时不稳定不精确。因此，设计一种适应可变桩距实现绕桩行走的无碳小车具有非常实用的价值。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可调式适应变距障碍避障行走的环保小车，它可以将重力势能转化为驱动力，并在转向机构的协调下实现可变桩距绕桩行走的无碳小车，解决现有小车机构笨重、不合理等问题，使其能够平稳、准确的实现绕桩行走，并且能够适应不同桩距。

为了解决背景技术领域中存在的问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型将三根支撑杆的下端以等距安装在底板中间位置上，三根支撑杆的上端安装有顶板，顶板上面的两组滑轮架上分别装有滑轮，牵引绳的一端与位于三根支撑杆内的重锤连接，牵引绳的另一端绕过两组滑轮架上的滑轮与安装在三根支撑杆后面底板上的后轮传动机构的绕线筒连接，导向机构通过滑动导轨安装在底板左侧面上，后轮传动机构的绕线筒的绕线轴与导向机构中的偏心块连接，导向机构驱动安装在底板前面的前轮转动。

所述后轮传动机构，包括：顶板、杆套、重物支撑杆、两个后轮、两个差速器支架、第一齿轮、第二齿轮、主动轴、第三齿轮、第四齿轮、绕线筒、“U”形绕线轴支架、绕线轴、偏心块、中间轴、槽块、从动轴、两个后轮支架和差速器；第一后轮支架、两个差速器支架和第二后轮支架从左至右依次垂直安装在底板上，绕线轴支架垂直安装在底板上，且“U”形绕线轴支架位于两个差速器支架前面，绕线筒安装在“U”形绕线轴支架内，牵引绳的另一端绕在绕线筒上，在绕线轴右端装有第四齿轮，绕线轴左端与导向机构中的偏心块连接；一个差速器支架和第二后轮支架上面孔中装有主动轴，另一个差速器支架和第一后轮支架上面孔中装有从动轴，二个差速器支架下面孔中装有中间轴，主动轴上装有差速器和第一齿轮，中间轴上装有第二齿轮和第三齿轮；第一齿轮和第二齿轮啮合，第三齿轮和第四齿轮啮合，差速器两端分别连接主动轴和从动轴，主动轴上安装一个后轮，即为主动轮，从动轴上安装一个后轮，即为从动轮，实现两个后轮差速转动。

所述导向机构，包括：转向齿轮、前轮支架、倒“U”形前轮架、前轮、前轮轴、滑动导轨、齿条、齿条支撑架、滑块、推杆、偏心块、中间轴和槽块；偏心块一侧与绕线轴连接，与绕线轴相对的偏心块另一侧导向槽内安装有槽块，槽块与推杆一端的直槽滑动连接，推杆的另一端通过滑块固定在齿条支撑架上，齿条安装在齿条支撑架侧面，滑块与滑动导轨连接，齿条与转向齿轮啮合，转向齿轮与前轮轴一端连接，前轮轴另一端穿过前轮支架与倒“U”形前轮架端面连接，前轮装在倒“U”形前轮架内，前轮支架下面安装在底板前面。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型小车由重力势能转换部分和导向部分构成，采用的是可调式偏心机构以及齿轮齿条机构，从结构上解决了小车绕不同间距桩的问题，通过偏心距的调节，使小车赛道适应性增强；在选材上尽可能选用尼龙材料、3D打印材料和铝材，减轻了小车整体质量，降低能量损耗的同时又节省了制作成本。

附图说明

图1是本实用新型整体示意图。

图2是本实用新型的导向传动结构部分示意图。

图3是本实用新型的支撑杆固定部分上部示意图。

图4是本实用新型的支撑杆固定部分下部示意图。

图5是本实用新型的后轮传动结构示意图。

图中：1、顶板，2、杆套，3、重物支撑杆，4、两个后轮，5、两个差速器支架，6、第一齿轮，7、第二齿轮，8、主动轴，9、第三齿轮，10、第四齿轮，11、绕线筒，12、绕线轴支架，13、底板，14、转向齿轮，15、前轮支架，16、倒“U”形前轮架，17、前轮，18、前轮轴，19、滑动导轨，20、齿条，21、齿条支撑架，22、滑块，23、推杆，24、绕线轴，25、偏心块，26、中间轴，27、槽块，28、从动轴，29、两个后轮支架，30、差速器，31、滑轮轴，32、螺栓，33、滑轮，34、牵引绳，35、重锤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型将三根支撑杆3的下端以等距安装在底板13中间位置上，三根支撑杆3的上端安装有顶板1，顶板1上面的两组滑轮架上的滑轮轴31上分别装有滑轮33，牵引绳34的一端与位于三根支撑杆3内的重锤35连接，牵引绳35的另一端绕过两组滑轮架上的滑轮33与安装在三根支撑杆3后面底板13上的后轮传动机构的绕线筒11连接，导向机构通过滑动导轨19安装在底板13左侧面上，后轮传动机构的绕线筒11的绕线轴24与导向机构中的偏心块25连接，导向机构驱动安装在底板13前面的前轮17转动。

如图1、图5所示，所述后轮传动机构，包括：顶板1、杆套2、重物支撑杆3、两个后轮4、两个差速器支架5、第一齿轮6、第二齿轮7、主动轴8、第三齿轮9、第四齿轮10、绕线筒11、“U”形绕线轴支架12、绕线轴24、偏心块25、中间轴26、槽块27、从动轴28、两个后轮支架29和差速器30；第一后轮支架29、两个差速器支架5和第二后轮支架29从左至右依次垂直安装在底板13上，绕线轴支架12垂直安装在底板13上，且“U”形绕线轴支架12位于两个差速器支架5前面，绕线筒11安装在“U”形绕线轴支架12内，牵引绳35的另一端绕在绕线筒11上，在绕线轴24右端装有第四齿轮10，绕线轴24左端与导向机构中的偏心块25连接；一个差速器支架5和第二后轮支架29上面孔中装有主动轴8，另一个差速器支架5和第一后轮支架29上面孔中装有从动轴28，两个差速器支架5下面孔中装有中间轴26，主动轴8上装有差速器30和第一齿轮6，中间轴26上装有第二齿轮7和第三齿轮9；第一齿轮6和第二齿轮7啮合，第三齿轮9和第四齿轮10啮合，差速器30两端分别连接主动轴8和从动轴28，主动轴8上安装一个后轮4，即为主动轮，从动轴28上安装一个后轮4，即为从动轮，实现两个后轮4差速转动，保证小车行走时的平稳性。

如图1、图2所示，所述导向机构，包括：转向齿轮14、前轮支架15、倒“U”形前轮架16、前轮17、前轮轴18、滑动导轨19、齿条20、齿条支撑架21、滑块22、推杆23、偏心块25、中间轴26和槽块27；偏心块25一侧与绕线轴24连接，与绕线轴24相对的偏心块25另一侧导向槽内安装有槽块27，槽块27与推杆23一端的直槽滑动连接，推杆23的另一端通过滑块22固定在齿条支撑架21上，齿条20安装在齿条支撑架21侧面，滑块22与滑动导轨19连接，齿条20与转向齿轮14啮合，转向齿轮14与前轮轴18一端连接，前轮轴18另一端穿过前轮支架15与倒“U”形前轮架16端面连接，前轮17装在倒“U”形前轮架16内，前轮支架15下面安装在底板13前面。

如图3、图4所示，三根支撑杆3为空心的碳纤维棒与底板13的固定方式，是通过空心的碳纤维棒与3D打印的杆套2过盈配合装配，在通过螺栓32将顶板1与支撑杆3、底板13与支撑杆3固定。相比金属棒，采用支撑杆3在保证强度韧性的同时很好的减轻了重量，采用创新方式固定节省了底板13的空间，也减小了顶板1的面积。在底板13需要固定前轮支架15、三根支撑杆3以及滑动导轨19的位置需打孔，并在底板13后部开有两条直槽，以便调整“U”形绕线轴支架12的安装位置。

小车上的底板13、绕线轴24、前轮轴18、中间轴26、从动轴28、槽块27和偏心块25都采用铝合金材料，车身构件大量采用3D打印零件，包括两个后轮支架29、两个差速器支架5、绕线轴支架12、绕线筒11、齿条支撑架21、前轮支架15、导向轮架15、前轮17和顶板1；两个后轮4采用亚克力板；四个齿轮6，7、9、10和转向齿轮14采用尼龙材料；支撑杆3采用碳纤维材料。小车采用二级齿轮传动大大减小了齿轮的体积，在机构不发生干涉的前提下尽可能使支架体积减小，在底板上分布紧凑，并且小车整体采用的材料都尽可能减轻车身质量。

本实用新型的工作原理是：

当重锤35下降时，通过牵引绳34带动绕线轴24转动，从而带动偏心块25转动，推杆23带动齿条20与转向齿轮14啮合，从而达到自动转向功能，应对不同桩距，只需要调节槽块27在偏心块25中的位置，即可改变偏心距，从而通过推杆3带动转向齿轮14和齿条20前后啮合，从而实现前轮17左、右转向幅度大小，从而改变转向角度大小，达到可绕变桩距的目的。

当槽块27固定于偏心块25开槽的中间位置时，导向机构不产生转向作用，小车走直线；当桩距距离为等距固定时，通过将槽块27固定在偏心块25开槽的合适位置，从而通过导向机构控制前轮17转向角度，达到绕桩目的；当桩距发生变化时，即偶数桩正变距或负变距时,仍然通过调节槽块27与偏心块25的固连位置，从而通过导向机构控制前轮的转向角度，达到可变绕桩的目的。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。