[發明專利]一種利用磁鐵懸浮吸附法控制轉向的無碳小車

有效

• 申請號: 201911377556.1
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111084994B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 顏東朋;彭義兵;杜瑩瑩;吳竟寧;朱詩勰;吳琪
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A63H17/00
• 分類號: A63H17/00;A63H17/26;A63H29/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;孔娜

本發明屬于無碳小車領域，并具體公開了一種利用磁鐵懸浮吸附法控制轉向的無碳小車。該無碳小車包括車架、行走機構、傳動機構、驅動機構和導向機構，其中：行走機構包括主動輪、從動輪和前輪；傳動機構包括第一齒輪、第二齒輪和主動軸，以此實現機械能的傳遞；驅動機構用于帶動主動軸旋轉；導向結構包括曲柄連桿、不完全齒輪組、轉向軸和磁鐵組，當不完全齒輪組處于非嚙合狀態時，磁鐵組通過吸附作用將曲柄固定，前輪處于固定角度，行走軌跡為圓弧，當不完全齒輪組處于嚙合狀態時，磁鐵組不吸附，搖桿帶動前輪擺動，行走軌跡為正弦曲線。本發明采用非接觸力鎖止的方式不僅減少了能量損耗，還能夠實現曲柄從動態到靜態的緩沖，使小車運行得更平穩。

技術領域

本發明屬于無碳小車領域，更具體地，涉及一種利用磁鐵懸浮吸附法控制轉向的無碳小車。

背景技術

無碳小車是一種將重力勢能轉化為機械能的小車。小車要求為三輪機構，運行場地為乒乓球桌面，桌上放置三根圓柱形木棒，擺放位置呈直角三角形，邊長可調。小車實現繞直角長邊的兩根圓柱木棒呈“8”字形運動，不得碰倒任意一根圓柱木棒，以小車運行的圈數評判小車性能。

因無碳小車的運動軌跡呈“8”字形，故無碳小車的導向機構直接影響到小車的運行性能。CN201910365463.0公開了一種無碳小車，其導向機構采用第一搖擺桿、第二搖擺桿和轉向滑塊連接構成的連桿結構，以此控制無碳小車的轉向。CN201811484616.5公開了一種S型無碳小車，其轉向機構包括曲柄、曲柄套、滑動導軌、滑塊、滑塊底座、微調后座、微調前座、定位針、千分尺微分頭、擺桿和軸承。但是上述無碳小車均具有結構復雜、尺寸偏大、重量較重、運行較不平穩、能量轉換效率低等問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種利用磁鐵懸浮吸附法控制轉向的無碳小車，其中該無碳小車通過在導向機構中設置磁鐵組，能夠利用吸附作用將曲柄的位置固定，以此完成無碳小車的轉向動作，同時這種非接觸力鎖止的方式不僅減少了能量損耗，還能夠實現曲柄從動態到靜態的緩沖，使小車運行更加平穩。

為實現上述目的，本發明提出了一種利用磁鐵懸浮吸附法控制轉向的無碳小車，該無碳小車包括車架以及安裝在所述車架上的行走機構、傳動機構、驅動機構和導向機構，其中：

所述行走機構包括主動輪、從動輪和前輪，所述主動輪用于帶動所述無碳小車前進，所述從動輪用于維持所述無碳小車的平衡，所述前輪用于帶動所述無碳小車轉向；

所述傳動機構包括第一齒輪、第二齒輪和主動軸，所述第一齒輪與所述主動軸連接，所述第二齒輪與所述主動輪連接，工作時所述主動軸帶動所述第一齒輪旋轉，并通過與其嚙合的第二齒輪傳遞到所述主動輪，以此實現機械能的傳遞；

所述驅動機構包括驅動塊，工作時將所述驅動塊的重力勢能轉換為所述無碳小車的機械能，帶動所述主動軸旋轉；

所述導向結構包括曲柄連桿、不完全齒輪組、轉向軸和磁鐵組，所述曲柄連桿包括依次連接的曲柄、連桿和搖桿，利用所述搖桿帶動所述前輪擺動，所述不完全齒輪組由不完全齒輪和第三齒輪組成，所述不完全齒輪與所述主動軸連接，從而在所述主動軸的帶動下轉動，所述第三齒輪通過轉向軸與所述曲柄連接，所述磁鐵組設置在所述車架和曲柄上，當所述不完全齒輪與第三齒輪處于非嚙合狀態時，所述磁鐵組通過吸附作用將所述曲柄固定，所述前輪處于固定角度，此狀態下所述無碳小車的行走軌跡為圓弧，當所述不完全齒輪與第三齒輪處于嚙合狀態時，所述磁鐵組不吸附，所述搖桿帶動所述前輪擺動，此狀態下所述無碳小車的行走軌跡為正弦曲線，以此交替往復完成所述無碳小車的運動過程。

作為進一步優選地，所述從動輪的直徑小于所述主動輪的直徑。

作為進一步優選地，所述曲柄的形狀為傘形。