[发明专利]一种基于圆柱凸轮副的无碳小车

说明书

本发明公开了一种基于圆柱凸轮副的无碳小车。该基于圆柱凸轮副的无碳小车包括运行机构、动能输出机构、动能转换机构、转向机构。动能转换机构将重物下落的重力势能转换成小车行进的动能，驱使小车前进。转向机构包括圆柱轴体、凸轮副螺母、导向键、U型杆、连杆。圆柱轴体侧壁上开设有两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽，两条螺纹槽端部均通过曲线槽连接，曲线槽与螺纹槽构成封闭槽体。本发明通过圆柱轴体的转动，使得凸轮副螺母和U型杆沿圆柱轴体所在直线做往复运动，在连杆的作用下，导向轮摆动，躲避障碍物。通过采用一轮主动、一轮从动，且两轮不同轴的结构方式，既避免从动轮对主动轮的运动产生干涉，又实现了精确差速。

技术领域

本发明涉及科技创新技术领域中的一种自行小车，尤其涉及一种基于圆柱凸轮副的无碳小车。

背景技术

随着科技的发展，能源消耗日益增长，而煤炭作为大自然给予人类的一笔宝贵财富，在很长一段时间内对人类社会的发展有着举足轻重的作用。可是由于人们对煤炭的巨大需求，煤炭资源日趋减少近于枯竭。随着人们节能环保意识的提升，无碳的理念也越来越被人们提上研究的课题。更洁净、更环保、更节能、更高效的理念也深入人心。

在此背景下无碳小车已逐渐成为各地区乃至国家性的机械创新设计类比赛。在此次工程训练综合能力竞赛中要求各参赛队员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砝码下落的重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。

小车在行走过程中完成所有动作所需的能量仅有给定重力势能转换而得，没有使用任何其他来源的能量。驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换而得到的。该给定重力势能使用质量为1Kg的标准砝码直径50mm高65mm碳钢制作，砝码的可下降高度为400±2mm。标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。小车在前行时能够自动绕过跑道上设置的障碍物，障碍物为直径20mm、高200mm的圆棒，并且障碍物之间的距离为700～1300mm，沿场地中线等距离摆放。小车设计目的要求是给定重力势能，自行绕桩前进且运行路程尽可能远，小车应实现两个功能：重力势能的转换和周期性的转向。

在本发明做出之前，目前对于此类小车的发明设计已出现了一些设计方法，基本可以完成行走和绕行的目的，但转向的精准度难以把控，小车转向周期调节性差。

发明内容

本发明提供一种基于圆柱凸轮副的无碳小车，克服了现有无碳小车存在的精准度难以把控的问题。

本发明采用以下技术方案实现：一种基于圆柱凸轮副的无碳小车，包括运行机构、动能转换机构、动能输出机构、转向机构、微调机构。

运行机构包括底板、两个竖板、主动轮、从动轮、转动杆、导向轮；两个所述竖板固定安装在所述底板的两个相对面上；所述主动轮和所述从动轮分别转动安装在两个所述竖板上；所述转动杆垂直转动插接在所述底板上；所述导向轮固定安装在所述转动杆上。

动能转换机构包括若干定位杆、绕线轮、主动轮轴、大齿轮、小齿轮；所述定位杆呈环形阵列固定安装在所述底板上。所述绕线轮固定安装在由若干所述定位杆围成的圆柱形空间内。所述主动轮轴垂直转动安装在两个所述竖板之间；所述大齿轮固定套设在所述主动轮轴上。所述小齿轮转动安装在所述主动轮一侧的所述竖板上且与所述大齿轮啮合。主动轮与所述竖板之间的转动安装通过所述主动轮轴来实现。

动能输出机构包括重物、细绳；所述重物活动式安装在由若干所述定位杆围成的圆柱形空间内；所述细绳的一端与所述重物相连，所述细绳的另一端绕过所述绕线轮与所述主动轮轴相连。重物为1kg标准砝码，与若干个所述定位杆侧面相接的内切圆的直径与所述砝码的直径相等。动能转换机构将重物下落产生的重力势能转换成动能，驱使小车行进。