[发明专利]利用凸轮进行可变距行走路线的小车及凸轮推导方法

权利要求书

1.一种利用凸轮进行可变距行走路线的小车，包括底板(20)，底板(20)两侧设有后轮(13)，底板(20)前端设有前轮(22)，其特征在于：底板(20)上设有支撑筒(4)，支撑筒(4)竖向设置，支撑筒(4)顶部设有滑轮(1)，滑轮(1)上绕有牵引线，牵引线一端与配重块连接，配重块位于支撑筒(4)内，牵引线另一端与绕线器(24)连接，绕线器(24)与传动轴(25)同轴连接，传动轴(25)分别与后轮驱动装置和凸轮驱动装置啮合传动；后轮驱动装置用于驱动后轮(13)转动，凸轮驱动装置用于驱动凸轮(5)转动；

凸轮(5)侧面设有导向凹槽(501)，导向凹槽(501)沿着凸轮(5)边缘形成了闭环结构，导向凹槽(501)内设置有凸轮从动件，凸轮从动件与导轨(30)转动连接，导轨(30)另一端与前轮转向机构连接，导轨(30)与导轨支座(11)配合连接，导轨支座(11)固定在底板(20)。

2.根据权利要求1所述的利用凸轮进行可变距行走路线的小车，其特征在于：后轮驱动装置包括第一齿轮(61)和第二齿轮(62)，第一齿轮(61)与第二齿轮(62)啮合；第一齿轮(61)与传动轴(25)同轴连接，第二齿轮(62)通过转轴与后轮(13)同轴连接，所述的转轴通过轴承与轴承支座(10)连接，轴承支座(10)固定在底板(20)上。

3.根据权利要求2所述的利用凸轮进行可变距行走路线的小车，其特征在于：凸轮驱动装置包括第三齿轮(63)和第四齿轮(64)，第三齿轮(63)与第四齿轮(64)啮合；第三齿轮(63)与传动轴(25)同轴连接，第四齿轮(64)通过转轴与凸轮(5)同轴连接，所述的转轴通过轴承与轴承支座(10)连接。

4.根据权利要求1所述的利用凸轮进行可变距行走路线的小车，其特征在于：前轮转向机构包括转向片(38)，转向片(38)一端与前叉(19)连接，前叉(19)与前轮(22)连接，前叉(19)通过轴承固定在前叉支撑座(18)上；转向片(38)另一端通过转向调整块(34)与导轨(30)滑动连接，转向调整块(34)下部设有滑杆(341)，转向片(38)上设置有滑槽(381)，滑杆(341)贯穿于滑槽(381)设置。

5.根据权利要求4所述的利用凸轮进行可变距行走路线的小车，其特征在于：前轮转向机构上设有微调机构，微调机构包括微调座(31)，微调座(31)通过滑块(301)安装在导轨(30)上，导轨(30)上设有微分筒固定块(41)，微分筒固定块(41)上设有微分筒(39)，微分筒(39)包括旋转钮(391)和测微螺杆(392)，所述的测微螺杆(392)贯穿微分筒固定块(41)设置，测微螺杆(392)前端与微调座(31)连接，测微螺杆(392)与旋转钮(391)之间通过螺纹连接；测微螺杆(392)与导轨(30)平行设置。

6.根据权利要求5所述的利用凸轮进行可变距行走路线的小车，其特征在于：微调座(31)上设有框架(35)，框架(35)上贯穿设置有横向调节杆(32)，横向调节杆(32)与导轨(30)垂直设置，横向调节杆(32)贯穿转向调整块(34)设置，且横向调节杆(32)与转向调整块(34)之间螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的利用凸轮进行可变距行走路线的小车，其特征在于：滑轮(1)固定在滑轮支座(3)上，滑轮支座(3)设在支撑筒(4)上，滑轮(1)包括主轮和副轮，主轮与副轮之间同轴设置；牵引线可绕主轮或副轮设置。

8.根据权利要求1所述的利用凸轮进行可变距行走路线的小车，其特征在于：导向凹槽(501)内的凸轮从动件为轴承，所述的轴承与导向凹槽(501)侧壁贴合设置。

9.根据权利要求1所述的利用凸轮进行可变距行走路线的小车，其特征在于：每一个后轮(13)对应设置一个轴承支座(10)、一个第一齿轮(61)和一个第二齿轮(62)。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的利用凸轮进行可变距行走路线的小车的凸轮推导方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将小车数学模型化，其中令小车的轴间距为L；

导轨(30)长度为X；

S型行走路线的路径点曲率半径为σ；

传动轴(25)中点到曲率半径对应圆弧的圆心O的距离为σ；

导轨(30)与前轮(22)中心的垂直距离为a；

凸轮(5)基圆半径为R、凸轮推程为S；

传动轴(25)中点行驶的轨迹即为S型行走路线的路径，在S型行走路线上某点对应的曲率半径与传动轴所在直线相交于点O，对应夹角为θ；

2)根据小车数学化模型，可列出数学表达式tanθ＝L/ρ、S＝-a*tanθ；

3)推程曲线各点对应的纵坐标值都是正值，曲线位于X轴上方，提取行走轨迹上众多离散点的曲率半径，计算对应的推程值，再将推程值加上最小的推程值，即中间值的绝对值，求出推程曲线上点的坐标；

4)导出凸轮在半周期内的轮廓数据点，利用三维建模软件建立出凸轮三维模型；

5)在凸轮三维模型中，令凸轮(5)推程为S、凸轮点半径为r、凸轮基圆半径为R；根据理论知识有：r＝S+R；

6)等分凸轮轮廓线，轮廓线上对应各点坐标为：X＝r*cosα、Y＝r*sinα；α即为凸轮点半径与x正半轴的夹角；

7)当等分份数足够多，通过数据点拟合的曲线就越趋近于理论凸轮轮廓曲线；

8)将所得数据点制成文本文件，利用三维建模软件“数据点导入”功能得到凸轮的轮廓曲线，进而建立出凸轮的三维模型。