一种基于曲柄滑块机构的可变向无碳小车

本实用新型涉及一种无碳小车，具体涉及一种基于曲柄滑块机构的可变向无碳小车。

背景技术：

无碳小车是一种通过将重力势能转化为动能从而驱动小车按照特定轨迹进行行驶的机械装置，重力势能为驱动无碳小车的唯一能量，节能环保；此外，无碳小车采用柔性绳索作为摆杆机构，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，无碳小车对激发青少年对机械构造的热情有深远的影响。但现有无碳小车普遍存在转向机构复杂，不易控制，小车运行不平稳，以及可实现转向角度小等缺陷；而且现有无碳小车如“一种基于凸轮转向机构的“s”型轨迹无碳小车”（申请号：201811136562.3）和“一种基于凸轮的可调式双8字轨迹无碳小车”（申请号：201822105609.1）均基于凸轮实现转向，其最大转向角度有限，如“s”型轨迹无碳小车前轮最大摆动角仅为55°，因此，现有无碳小车无法适用于钝角赛道的行驶。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于曲柄滑块机构的可变向无碳小车，

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：一种基于曲柄滑块机构的可变向无碳小车，包括车体底板、前轮和后轮，还包括驱动机构、齿轮传动机构和曲柄滑块机构，驱动机构包括砝码、轴承杆和柔性绳索，柔性绳索一端连接在砝码上，柔性绳索另一端饶设轴承杆连接在套筒上，轴承杆通过砝码限位机构支撑在车体底板上，套筒水平架设于车体底板的左右侧板上，砝码初始时位于砝码限位机构上部，在自由降落过程中通过柔性绳索带动套筒转动，套筒驱动连接齿轮传动机构，齿轮传动机构通过曲柄滑块机构驱动控制前轮转向，并通过后轮连接杆驱动控制后轮向前转动。

进一步地，所述砝码限位机构为三根限位杆，三根限位杆竖直固定在车体底板上且呈正三角形分布。

进一步地，所述轴承杆水平安装在带孔支撑板上，所述带孔支撑板固定在砝码限位机构顶部，所述砝码限位于三根限位杆之间，且砝码初始位置低于轴承杆。

进一步地，所述带孔支撑板为l型孔板，所述轴承杆水平安装在l型孔板的竖板上端，所述l型孔板的水平板固定在三根限位杆顶部，且水平板中部开设有圆孔，所述柔性绳索穿设圆孔钩挂或绑扎在砝码上。

进一步地，所述齿轮传动机构包括右主动齿轮、左主动齿轮、后从动齿轮和前从动齿轮，所述右主动齿轮和左主动齿轮左右平行固定在套筒上，所述右主动齿轮啮合连接后从动齿轮，所述后从动齿轮通过后轮连接杆支撑于车体底板左右侧板上，且位于右主动齿轮后侧，所述后轮对称安装在后轮连接杆两端且位于车体底板的左右侧板外侧，所述砝码限位机构安装于后轮连接杆后侧车体底板上，所述左主动齿轮啮合连接前从动齿轮，所述前从动齿轮通过前连接杆支撑于车体底板左右侧板上，且位于左主动齿轮前侧。

进一步地，所述齿轮传动机构包括右主动齿轮、左主动齿轮、后从动齿轮、前从动齿轮和转向齿轮，所述右主动齿轮和左主动齿轮左右平行固定在套筒上，所述右主动齿轮啮合连接转向齿轮，所述转向齿轮通过中连接杆支撑在车体底板左右侧板上，所述转向齿轮啮合连接后从动齿轮，所述后从动齿轮通过后轮连接杆支撑于车体底板左右侧板上，所述转向齿轮和后从动齿轮均位于右主动齿轮后侧，所述后轮对称安装在后轮连接杆两端且位于车体底板的左右侧板外侧，所述左主动齿轮啮合连接前从动齿轮，所述前从动齿轮通过前连接杆支撑于车体底板左右侧板上，且位于左主动齿轮前侧，所述砝码限位机构安装于前连接杆前侧车体底板上。

进一步地，所述曲柄滑块机构包括曲柄、连杆、滑块和滑槽，所述曲柄活动端卡接在凸轮的不规则环形滑槽中，所述不规则环形滑槽的形状与凸轮的外轮廓形状一致，所述凸轮固定安装在前连接杆上，且平行分布于前从动齿轮右侧，所述滑槽固定在砝码限位机构前侧车体底板上且槽道左右向水平延伸，所述曲柄随凸轮的周向转动而沿不规则环形滑槽滑动，并通过连杆驱动滑块沿滑槽左右滑动，进而带动前轮转向。

进一步地，所述前轮安装于车体底板底部，且位于滑槽前侧或正下方。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的无碳小车以砝码的重力势能作为小车行进的唯一驱动能量，节能环保；同时通过设置齿轮传动机构并对其进行合理布局，可通过砝码降落带动套筒和左、右主动齿轮转动，右主动齿轮啮合传动后从动齿轮或通过转向齿轮换向后啮合传动后从动齿轮，而带动后轮向前转动，进而带动无碳小车行进，左主动齿轮啮合传送前从动齿轮带动凸轮同步转动，凸轮通过曲柄滑块机驱动控制前轮转向，运行平稳，可实现连续转向且最大转向达180°，从而使无碳小车适用于钝角赛道的行驶，满足现今赛道如设有180°转向的赛道所需。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的整体结构示意图；

图2为图1的后视图；

图3为图1的左视图；

图4为图1的仰视图；

图5为图1的俯视图；

图6为本实用新型实施例2的俯视图。

其中的附图标记为：车体底板1、前轮2、后轮3、曲柄滑块机构4、曲柄4-1、连杆4-2、滑块4-3、滑槽4-4、砝码5-1、轴承杆5-2、柔性绳索5-3、套筒6、砝码限位机构7、后轮连接杆8、带孔支撑板9、右主动齿轮10-1、左主动齿轮10-2、后从动齿轮10-3、前从动齿轮10-4、转向齿轮10-5、前连接杆11、中连接杆12、凸轮13。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

实施例1

如图1～5所示，本实用新型的一种基于曲柄滑块机构的可变向无碳小车，包括车体底板1、前轮2、后轮3、驱动机构、齿轮传动机构和曲柄滑块机构4，驱动机构包括砝码5-1、轴承杆5-2和柔性绳索5-3，砝码限位机构7为三根限位杆，三根限位杆竖直固定在车体底板1上且呈正三角形分布，轴承杆5-2水平安装在带孔支撑板9上，带孔支撑板9固定在砝码限位机构7顶部，柔性绳索5-3一端穿设带孔支撑板9的圆孔连接在砝码5-1上，砝码5-1限位于三根限位杆之间，且砝码5-1初始位置低于轴承杆5-2，柔性绳索5-3另一端饶设轴承杆5-2连接在套筒6上，套筒6水平架设于车体底板1的左右侧板上，齿轮传动机构包括右主动齿轮10-1、左主动齿轮10-2、后从动齿轮10-3和前从动齿轮10-4，右主动齿轮10-1和左主动齿轮10-2左右平行固定在套筒6上，右主动齿轮10-1啮合连接后从动齿轮10-3，后从动齿轮10-3通过后轮连接杆8支撑于车体底板1左右侧板上，且位于右主动齿轮10-1后侧，后轮3对称安装在后轮连接杆8两端且位于车体底板1的左右侧板外侧，砝码限位机构7安装于后轮连接杆8后侧车体底板1上，左主动齿轮10-2啮合连接前从动齿轮10-4，前从动齿轮10-4通过前连接杆11支撑于车体底板1左右侧板上，且位于左主动齿轮10-2前侧，曲柄滑块机构4包括曲柄4-1、连杆4-2、滑块4-3和滑槽4-4，曲柄4-1活动端卡接在凸轮13的不规则环形滑槽中，所述不规则环形滑槽的形状与凸轮的外轮廓形状一致，凸轮13固定安装在前连接杆11上，且平行分布于前从动齿轮10-4右侧，滑槽4-4固定在砝码限位机构7前侧车体底板1上且槽道左右向水平延伸，曲柄4-1随凸轮13的周向转动而沿不规则环形滑槽滑动，并通过连杆4-2驱动滑块4-3沿滑槽4-4左右滑动，进而带动前轮2转向，前轮2安装于车体底板1底部，且位于滑槽4-4前侧或正下方。

优选地，带孔支撑板9为l型孔板，轴承杆5-2水平安装在l型孔板的竖板上端，l型孔板的水平板固定在三根限位杆顶部，且水平板中部开设有圆孔，柔性绳索5-3一端穿设圆孔钩挂或绑扎在砝码5-1上。

运行原理：砝码5-1初始时位于砝码限位机构7上部，在自由降落过程中通过柔性绳索5-3驱动套筒6带动右主动齿轮10-1和左主动齿轮10-2同步逆时针转动，右主动齿轮10-1啮合传动后从动齿轮10-3顺时针转动，进而带动后轮3向前转动行进，左主动齿轮10-2啮合传动前从动齿轮10-4顺时针转动，前从动齿轮10-4通过前连接杆11带动凸轮13同步顺时针转动，凸轮13通过曲柄滑块机构4驱动控制前轮2转向，且最大转向角度可达180°，从而通过前轮2的大角度转向和后轮3的驱动前进实现在钝角赛道的行驶，砝码5-1降落至最低处，无碳小车停止运行。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，如图6所示，齿轮传动机构包括右主动齿轮10-1、左主动齿轮10-2、后从动齿轮10-3、前从动齿轮10-4和转向齿轮10-5，右主动齿轮10-1和左主动齿轮10-2左右平行固定在套筒6上，右主动齿轮10-1啮合连接转向齿轮10-5，转向齿轮10-5通过中连接杆12支撑在车体底板1左右侧板上，转向齿轮10-5啮合连接后从动齿轮10-3，后从动齿轮10-3通过后轮连接杆8支撑于车体底板1左右侧板上，转向齿轮10-5和后从动齿轮10-3均位于右主动齿轮10-1后侧，后轮3对称安装在后轮连接杆8两端且位于车体底板1的左右侧板外侧，左主动齿轮10-2啮合连接前从动齿轮10-4，前从动齿轮10-4通过前连接杆11支撑于车体底板1左右侧板上，且位于左主动齿轮10-2前侧，砝码限位机构7安装于前连接杆11前侧车体底板1上。

运行原理：砝码5-1初始时位于砝码限位机构7上部，在自由降落过程中通过柔性绳索5-3驱动套筒6带动右主动齿轮10-1和左主动齿轮10-2同步顺针转动，右主动齿轮10-1啮合传动转向齿轮10-5逆时针转动，转向齿轮10-5进一步啮合传动后从动齿轮10-3顺时针转动，进而带动后轮3向前转动行进，左主动齿轮10-2啮合传动前从动齿轮10-4带动凸轮13同步逆时针转动，凸轮13通过曲柄滑块机构4驱动控制前轮2转向，且最大转向角度可达180°，从而通过前轮2的大角度转向和后轮3的驱动前进实现在钝角赛道的行驶，砝码5-1降落至最低处，无碳小车停止运行。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。