[發明專利]低摩擦無碳小車

有效

• 申請號: 201410731285.6
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN105709425B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 黎孟珠;莫心幸;梁民群
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: A63H17/00
• 分類號: A63H17/00;A63H17/26;A63H31/06
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司45112
• 代理人: 楊雪梅

技術領域

本發明涉及無碳小車，具體是一種低摩擦無碳小車。

背景技術

現有的無碳小車大多在前面設置一個轉向輪，后面設有兩個規格一樣的驅動輪；也有在后面設置一個轉向輪，前面設置兩個規格一樣的驅動輪。由于受到結構及加工成本的限制，兩個驅動輪僅是簡單地用一根軸剛性連接起來，少見設有差速器的。上述結構的無碳小車在轉彎過程中，由于兩個驅動輪轉速相同而前進速度不一致導致與地面產生較大的摩擦力，內側驅動輪后滑，外側驅動輪前滑。無碳小車競賽中，小車在前進過程中轉彎較多。因此，剛性連接的兩個驅動輪在前進過程中轉速相同而走過距離不相等，內彎道距離小，外彎道距離大，這樣兩個驅動輪與地面都產生較大的摩擦力，而這種摩擦力通過積累將嚴重影響到前進的距離，減小了競爭力。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提供一種低摩擦無碳小車，整車的質量中心基本處于小車的幾何結構中心，減小從動輪的支撐力，有利于減小其與地面的摩擦力。

實現本發明目的的技術方案是：

一種低摩擦無碳小車，包括車架、轉向輪和驅動輪，與現有技術不同的是：轉向輪設在車架下方前部的中間，驅動輪設在車架下方后部的中間，轉向輪和驅動輪在同一直線上；在車架的下方中部左、右對稱設有從動輪，從動輪與車架之間設有彈簧；在車架上設有由三根圓桿組成的支架，支架的底端固定在車架上，頂端通過固定架固定，固定架上設有定滑輪，支架的形心處在小車的重心位置上，支架的內部設置勢能塊；車架上還設有第一轉軸和第二轉軸，第一轉軸為階梯軸，由直徑大小不同的兩段圓柱軸構成，通過兩端支架固定在車架上，設在支架內部的勢能塊連接柔性線繩與定滑輪和第一轉軸的小圓柱軸連接；第二轉軸與驅動輪剛性連接，第二轉軸的直徑小于第一轉軸的大圓柱軸的直徑，第二轉軸上纏繞有柔性線繩，第二轉軸通過柔性線繩與第一轉軸的大圓柱軸連接。

本發明低摩擦無碳小車的轉向機構采用現有技術。

本發明低摩擦無碳小車，轉向輪和驅動輪在同一直線上，在車架的中部左、右對稱設有從動輪，這樣小車在轉彎時僅靠某一個從動輪參與工作，從而形成三點一面的支撐結構，可提高小車行使的穩定性。無碳小車的勢能塊在地球引力作用下緩慢下行，勢能塊連接的柔性線繩通過定滑輪將勢能塊的下行運動轉變為線位移運動作為促動驅動輪的動力源。本發明的特點是整車質量中心基本處于小車的幾何結構中心，減小從動輪的支撐力，有利于減小與地面的摩擦力。

現有無碳小車促動驅動輪的技術方案是：通過與勢能塊連接的柔性線繩帶動與其相連的轉軸轉動，然后通過一級（或多級）增速增距齒輪促動驅動輪。由于無碳小車競賽組委會規定勢能塊下行的距離是固定的（如400mm），為增加小車的行駛距離多數采用直徑較大的增速齒輪和驅動輪，由于這些增速齒輪和驅動輪受制于產品數量及加工工藝，整個零件的平面度、質量中心與軸心的重合度的誤差較大，增大了這些零件轉動時的振動量，影響整車的行駛距離。

本發明無碳小車：沒有增速齒輪，通過兩個直徑大小不同的轉軸上纏繞的柔性線繩來達到利用有限的驅動能量來增加圓周線速度，達到增長行使距離的效果。第一轉軸為階梯軸，由直徑大小不同的兩段圓柱軸構成，其小圓柱軸上纏繞有足夠多圈的柔性線繩直接與緩慢下行勢能塊相連，通過釋放纏繞在小圓柱軸上的柔性線繩把勢能塊下行運動變為此軸的轉動；同時此軸上的大圓柱軸上連接另一根柔性線繩，此柔性線繩與第二轉軸上纏繞的柔性線繩為一體，第二轉軸的直徑小于第一轉軸的大軸。同理也是通過第一轉軸的轉動大圓柱軸收緊柔性線繩，第二轉軸放柔性線繩來實現增加車輪轉速來實現增加行使距離的目的。

本發明的優點：

1、只在車架后部中間設有一個驅動輪，避免了左、右各設一個驅動輪通過剛性連接導致在轉彎時因左、右車輪行駛速度不一致而對地面產生較大的摩擦力，減少了此摩擦力對勢能塊存貯重力勢能的消耗，有利于依靠有限的重心勢能來獲得整車較長的行駛距離。

2、利用大小不同的轉軸纏繞柔性線繩的收放來實現增速增距，取消齒輪增速機構，有利于減小對加工精度的要求，簡化加工工藝，節約加工成本，避免了增速齒輪機構的齒輪間嚙合摩擦力，方便調整增速比。

3、重力勢能塊設置在轉向輪和驅動輪的兩點構成的直線上，驅動輪轉動與地面間產生的摩擦力方向正對勢能塊重心的投影點，減小了驅動力對整車質量中心產生的轉向力矩，提高了整車的行駛穩定性。

4、左、右各設一個從動輪，抵抗轉彎時形成的離心力產生的側倒力矩，保證正確的行駛軌跡。

附圖說明

圖1為本發明的俯視圖；