一种适用于工训大赛S环形挑战赛的无碳小车的制作方法

本发明涉及一种无碳小车，具体地，涉及一种适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车。

背景技术：

工训大赛要求学生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重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。且小车具有转向控制机构和可调节装置。

s环形赛道如图2所示，为一种由直线段和圆弧段组合而成一封闭环形赛道，沿赛道中线放置12个障碍物(桩)，障碍桩为直径20mm、高200mm的塑料圆棒。竞赛小车能够在环型赛道上以“s环形”路线依次绕过赛道上障碍桩，自动前行直至停止。赛道水平铺设，直线段宽度为1200mm，两侧直线段赛道之间设有隔墙。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车，能够在砝码驱动作用下沿工训大赛所给s环形赛道绕障碍物行走。

本发明这样实现：

一种适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车，其包括底板1、前轮轴及前轮保持架2、前轮转动轴3、前轮4、后轮5、前轮转向架6、前轮转向轴7、后轮法兰8、凸轮9、第三级齿轮10、第一级齿轮11、左后轮轴承座12、左后轮轴13、第二级齿轮14、轴套15、右后轮轴16、传动轴轴承17、左后轮轴承座轴承18、凸轮传动架19、绕线筒传动轴20、右后轮轴承座21、凸轮传动轴22、凸轮轴承座23、凸轮轴轴承24、固定螺母25、螺栓26、右后轮传动轴27、砝码杆28、滑轮定位架支撑板29、砝码杆保持架30、支撑螺母31、滑轮定位架32、滑轮33、前轮及滑轮轴承34、滑轮转轴35、弹性柔索支撑柱36、绕线筒37。

所述滑轮33通过过盈配合与前轮及滑轮轴承34固连，所述前轮及滑轮轴承34通过过盈配合与滑轮转轴35固连，所述滑轮转轴35通过过盈配合与滑轮定位架32固连，所述滑轮定位架32通过螺栓固连到滑轮定位架支撑板29上。所述绕线筒37通过键传动固连到绕线筒传动轴20上，并通过轴套15进行轴向定位防止窜动，所述二级传动齿轮包括第一级齿轮11、第二级齿轮14第三级齿轮10，所述凸轮9通过键传动固连到凸轮传动轴22上，并通过固定螺母25进行轴向定位，所述凸轮传动架19通过过盈配合与前轮轴及前轮保持架2固连，并通过凸轮9的驱动作用控制前轮进行转向。所述后轮5通过螺栓连接与后轮法兰8进行固连，两侧的后轮法兰8分别通过顶丝与左后轮轴13和右后轮轴16进行固连，所述前轮4通过过盈配合与前轮及滑轮轴承34固连，前轮及滑轮轴承34通过过盈配合与前轮转动轴3固连，小车两侧的后轮5控制小车行走，前轮4控制小车转向；

优选的，所述调节装置包括前轮转向架6、前轮转向轴7及凸轮传动架19，所述前轮转向轴7通过螺母固定到凸轮传动架19上，所述凸轮传动架19通过螺母连接到前轮转向架6上，所述前轮转向架6一端通过过盈配合与前轮轴及前轮保持架2固连，一端通过过盈配合与前轮转动轴3固连。

优选的，所述弹性柔索支撑柱36为弹簧。

优选的，所述前轮转向轴7为螺柱。

优选的，所述后轮5直径为270mm，所述二级传动齿轮传动比为8.16，所述第一级齿轮齿数为12，第二级齿轮齿数为70，第三级齿轮齿数为100。

优选的，所述固定装置为螺母。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车能在砝码驱动作用下行走出s环形轨迹。

(2)使用凸轮机构作为小车的转向控制装置，结构简单，动作平稳，相位准确，降低了零件数量和加工难度。

(3)具有调节装置，可以弥补因加工误差造成的轨迹偏移。

附图说明

图1为本发明的适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车的结构示意图。

图2为本发明的适用于工训大赛s环形挑战赛的轨迹示意图。

图3为本发明的适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车的俯视图。

图4为本发明的适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车的转向机构结构图。

图5为本发明的适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车的左侧轴测图。

图6为本发明的适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车的右侧轴测图，图7为本发明的适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车的顶部滑轮结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和性能方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

如图3所示，一种适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车，其特征在于：其包括底板、轴承座、动力装置、传动装置、调节装置以及行走装置。所述动力装置包括滑轮33、滑轮转轴35、滑轮定位架32、前轮轴承34，所述滑轮33通过过盈配合与前轮及滑轮轴承34固连，所述前轮及滑轮轴承34通过过盈配合与滑轮转轴35固连，所述滑轮转轴35通过过盈配合与滑轮定位架32固连，所述滑轮定位架32通过螺栓固连到滑轮定位架支撑板29上。所述传动装置包括绕线筒37、二级传动齿轮、凸轮9以及凸轮传动架19，所述绕线筒37通过键传动固连到绕线筒传动轴20上，并通过轴套15进行轴向定位防止窜动，所述二级传动齿轮包括第一级齿轮11、第二级齿轮14及第三级齿轮10，所述凸轮9通过键传动固连到凸轮传动轴22上，并通过固定螺母25进行轴向定位，所述凸轮传动架19通过过盈配合与前轮轴及前轮保持架2固连，并通过凸轮9的驱动作用控制前轮进行转向。所述行走装置包括后轮5及前轮4，后轮5通过螺栓连接与后轮法兰8进行固连，两侧的后轮法兰8分别通过顶丝与左后轮轴13和右后轮轴16进行固连，所述前轮4通过过盈配合与前轮及滑轮轴承34固连，前轮及滑轮轴承34通过过盈配合与前轮转动轴3固连，小车两侧的后轮5控制小车行走，前轮4控制小车转向；小车动力由砝码通过滑轮转轴35对小车进行驱动。所述滑轮定位架支撑板29上有定位孔，三个砝码杆28穿过定位孔实现连接，并通过支撑螺母31实现高度方向的定位。所述砝码杆28上固连有多个砝码杆保持架30防止砝码杆28晃动，三个砝码杆28的另一端通过螺栓与底板1进行固连。所述绕线筒37与第二级齿轮14共同固连在绕线筒传动轴20上，第二级齿轮14通过过盈配合与绕线筒传动轴20固连。根其特征在于：所述第二级齿轮14分别与第一级齿轮11及第三级齿轮10有啮合作用，第一级齿轮11通过过盈配合与右后轮轴16固连，第三级齿轮10通过过盈配合与凸轮传动轴22固连。所述底板1上固连有弹性柔索支撑柱36，弹性柔索支撑柱36与前轮转向轴3间绑有弹性柔索。

优选的，绕线筒37也可以通过键传动固定在凸轮传动轴22上，相应的，由第三级齿轮10通过二级传动驱动第二级齿轮14及第一级齿轮11进行转动，实现小车行走及转向。

优选的，滑轮定位架支撑板29上有定位孔，三个砝码杆28穿过定位孔实现连接，并通过支撑螺母31实现高度方向的定位。砝码杆28上固连有多个砝码杆保持架30防止砝码杆28晃动，三个砝码杆28的另一端通过螺栓与底板1进行固连。

优选的，底板1上固连有弹性柔索支撑柱36，弹性柔索支撑柱36与前轮转向轴3之间绑有弹性柔索。在凸轮9驱动凸轮传动架19向远端移动时，由弹性柔索通过弹性力将凸轮传动架19拉回，使得凸轮传动架19可以一直与凸轮9贴合。

优选的，前轮转向轴3与凸轮传动架19通过固定螺母25进行连接，固定螺母25的位置可调，调节固定螺母25的位置可以实现凸轮传动架19与前轮转向架6之间的相对位置变化，进而弥补因设计加工误差造成的轨迹偏移。

在本实施例中，所述弹性柔索支撑柱36为弹簧，前轮转向轴7为螺柱，未说明固定装置为螺栓连接，具体型号及数量可根据需要进行设置。

在小车行走过程种时，初始时，砝码下落并通过滑轮33驱动绕线筒37同步转动，绕线筒37通过键传动带动绕线筒传动轴20同步转动，绕线筒传动轴20通过顶丝带动第二级齿轮14同步转动，一方面，第二级齿轮14通过齿轮啮合作用驱动第一级齿轮11转动并驱动小车后轮进行行走，小车两个后轮采用单轮驱动方式以实现差动。另一方面，第二级齿轮14通过齿轮啮合作用驱动第三级齿轮10转动，第三级齿轮10通过顶丝驱动凸轮传动轴22同步转动，凸轮传动轴22通过键传动驱动凸轮9同步转动，凸轮9通过变直径驱动凸轮传动架19进行转动，凸轮传动架19通过前轮转动轴3和前轮转向架6的过盈配合带动前轮轴及前轮保持架2进行同步转动，而驱动前轮4进行转动实现小车转向。整套装置的配合作用可以使得该小车能在砝码驱动作用下行走出s环形轨迹。

综上，本发明具有以下优点：

本发明的适用于工训大赛s环形挑战赛的无碳小车能在砝码驱动作用下行走出s环形轨迹。能通过调节弥补因设计加工造成的轨迹偏移，且仅通过一个凸轮机构就可实现转向，结构简单。通过齿轮的啮合作用进行传动，传动比较为精确，小车运行轨迹良好。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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