[實用新型]一種無碳繞障行走小車

有效

• 申請號: 201420185313.4
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN203825935U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 王祥宇;劉建如;鄒佳慧;蔣偉;鄭詩穎;李志晨;趙凱翱
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本實用新型是一種能將重力勢能轉換為機械能并可用來驅動小車行走的裝置，具體涉及一種可運用于輔助機械課程教學的無碳繞障行走小車。?

背景技術

《機械原理》是一門公共基礎課程，是大部分工科學生必修的一門主干技術基礎課程。《機械原理》的教學多以PPT的形式向學生傳授視覺上的機械認知，對提高學生對機械技術的真正消化起不到太大的作用。無碳繞障行走小車是一款純機械動力小車，屬于一種精密控制的機械裝置。它能夠以較高的精度按照預定的軌跡依次前行、轉彎并避開障礙物完成一個又一個循環，累計誤差可控。它自身機構涵蓋了《機械原理》和《機械設計》的大部分的內容，所以它是一個協調運動的系統裝置。小車只需要一張水平桌子便可以給學生近距離展示機構的工作情況。?

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種無碳繞障行走小車，該行走小車結構簡潔，行走平穩；精度很高；能量利用效率高：實現了僅依靠機械能完成實踐教學的目標；無碳，節能，環保。?

本實用新型是這樣來實現的，它包括頂座，滑輪座，滑輪，支撐桿，底板，軸承座，凸輪軸，大齒輪，小齒輪，驅動輪軸，驅動輪，凸輪，連接座，細螺紋微調接頭，圓柱觸頭，圓柱滾子軸，磁環，平推導桿，玻璃注射器管，導向座，磁吸頭，擺桿，微調螺釘，前叉，前叉座，轉向輪，平面止推軸承，從動輪。其特征是：頂座上通過螺釘將滑輪座連接到頂座上；軸承與滑輪軸配合安裝后掛到滑輪座上；三根鋁合金支撐桿通過螺釘連接到頂座上；三根支撐桿下端用螺釘連接到下底板；底板上連接有兩個軸承座；凸輪軸通過一對軸承將其裝配到軸承座的下端孔內；大齒輪通過螺釘固定到凸輪軸上；小齒輪通過螺釘固定到驅動輪軸上；驅動輪軸通過一對軸承裝配到軸承座上端的孔內；驅動輪通過螺釘勁定在驅動輪軸上，驅動小車前進；凸輪是壓配安裝到凸輪軸上的；連接座與細螺紋微調接頭螺紋旋合連接；細螺紋微調接頭另一端壓配到平推導桿上；圓柱觸頭內置孔腔與磁環吸附配合在一起；圓柱滾子軸透過一個軸承裝配到圓柱觸頭上；圓柱滾子軸在于連接座屬壓配連接，將圓柱觸頭安裝到連接座上來；圓柱觸頭與凸輪外輪廓通過磁環的吸附作用連接到一塊，為開式連接；玻璃注射器與尼龍導向座壓配連接在一塊；尼龍導向做通過螺釘固定到底板上；平推導桿穿過玻璃注射器管，另一端與磁吸頭壓配到一起；擺桿上安裝一個軸承，通過軸承與磁鐵的吸引力將軸承外圈貼緊磁吸頭平面，形成開式連接；擺桿上的螺紋孔上旋有微調螺釘；前叉與擺桿用螺母壓配；前叉與前叉座中間裝有平面止推軸承；前叉座通過螺釘與底板連接；轉向輪通過一對軸承裝配到前叉上；從動輪通過一對軸承連接到軸承座上。?

本實用新型所述無碳繞障行走小車的結構設計主要包括小車行走軌跡設計、能量轉換機構的設計、傳動機構設計、差速機構設計和轉向機構設計。?

1、無碳小車行走軌跡的確定?

小車以“8”字軌跡繞過所設置的兩個障礙物（障礙物間距300~500mm）。一周期軌跡由兩段半圓弧和兩段正弦曲線組成，采用正弦曲線對兩段圓弧線進行過渡因方向漸變而降低了轉向阻力，相較于圓弧方向突變或直線過渡等方案在理論上具有明顯的優越性。當障礙物間距變化時，可以通過改變圓弧的半徑以及正弦曲線的幅值來調整軌跡。?

2、能量轉換機構設計?

????重力勢能轉化為小車的動能，所采用的傳動比應讓轉化的能量略大于整車的摩擦力總和，使小車以一個較低的行駛速度行走，既達到行駛穩定，減少能量的損失，又可達到最大的行駛路程。在實際設計中能量轉化機構的設計采用滑輪+齒輪機構，滑輪用于改變重力的作用方向和改變輸出力的大小，通過繩索將能量傳遞至第一級輪軸使其產生一個旋轉力矩，再通過固定在該輪軸上的齒輪將動力傳遞至驅動輪。

3、傳動機構設計?

傳遞動力主要可以通過齒輪、皮帶、鏈輪等方式進行。由于傳動的級數不多，傳動的距離短會使得皮帶傳動的包角較小，傳動時容易打滑，傳動精度不高。鏈輪傳動不夠平穩。而齒輪傳動精度高，只要選用合適的材料制作，也能減少重量，缺點是加工相對而言要復雜，成本也高。本設計中采用齒輪傳動方式傳動。

3.1、確定齒輪傳動比η和驅動輪直徑D?

為了便于齒輪的設計加工取η=3；小車行走一個周期所走的路程取S=2356mm，由S=ηπD，則驅動輪直徑大小為250mm。

3.2、設定齒輪參數m,Z?