[發明專利]一種基于齒輪齒條轉向的重力勢能驅動車

在審

• 申請號: 202110941717.6
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113682136A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 張馨方;王景貴;周紫蒙
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B60K25/00
• 分類號: B60K25/00;B60K17/08;B62D3/12;B62D9/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發明公開一種基于齒輪齒條轉向的重力勢能驅動車。包括二級繞線裝置，固定套設有帶螺紋槽錐度繞線軸套的中間軸，兩端分別設有主動輪和從動輪的高速軸，一端設有凸輪的低速軸，導軌，滑塊，前輪和齒輪齒條轉向裝置；帶螺紋槽錐度繞線軸套由圓柱段和大端與圓柱段連接的圓臺段組成；重物下落帶動中間軸轉動，中間軸通過齒輪將扭矩分別傳遞給高速軸和低速軸，高速軸驅動主動輪使小車產生運動，低速軸帶動凸輪轉動，推動滑塊沿導軌移動，通過齒輪齒條轉向裝置使前輪轉動，改變小車的運動方向。本發明結構簡單，質量輕便，行進距離遠，速度平穩，且軌跡調試方便，裝配誤差小，工作性能穩定。

技術領域

本發明屬于重力驅動車領域，具體涉及一種基于齒輪齒條轉向的重力勢能驅動車。

背景技術

越來越多的老年人因為腿腳不便、四肢乏力而喪失獨立生活能力，亟需一種可以幫助老年人進行日常外出活動的基于重力勢能驅動的助力車。為研究其核心原理和技術，可將其簡化為一種重力勢能驅動車。

重力勢能驅動車是指一種由重力勢能驅動且僅依靠機械轉向機構來實現方向控制的小車。其結構組成主要包括：驅動機構、傳動機構、轉向機構和微調機構，其中，通過驅動機構將給定重物的重力勢能轉化為小車的動能，通過傳動機構將運動及動力傳遞給主動輪和轉向機構，通過轉向機構控制小車運動的方向，通過微調機構對小車軌跡進行調整。

對于驅動機構，目前國內通用的方法為牽引繩一端連接的懸掛物，另一端繞過定滑輪與傳動機構連接，但是小車行進軌跡較短，通常只能繞行一圈。

對于傳動機構，目前國內通常設置將驅動機構的牽引繩直接繞在傳動軸上，常導致起步困難，并且起步后，隨著小車速度的加快，易在轉彎處產生較大漂移或側翻，使軌跡不可靠。

對于轉向機構，目前多采用曲柄搖桿的方式，但拆裝前后狀態差別很大，穩定性差。

對于微調機構，目前多采用滑塊式和正反螺紋調距，但調試過程無法量化，不便調試。

對于重力勢能驅動小車的靈活性和軌跡穩定性，受限于結構設計及裝配誤差的問題，目前國內其他小車通常出現靈活性差、穩定性差等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于齒輪齒條轉向的重力勢能驅動車。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于齒輪齒條轉向的重力勢能驅動車，包括二級繞線裝置，固定套設有帶螺紋槽錐度繞線軸套的中間軸，兩端分別設有主動輪和從動輪的高速軸，一端設有凸輪的低速軸，導軌，滑塊，前輪和齒輪齒條轉向裝置；

所述帶螺紋槽錐度繞線軸套由圓柱段和大端與圓柱段連接的圓臺段組成，圓臺段外面上設有用于繞線的螺紋槽，繞線從圓柱段遠離圓臺段的一端開始；

重物下落的勢能通過二級繞線裝置帶動中間軸轉動，中間軸通過齒輪將扭矩分別傳遞給高速軸和低速軸，高速軸驅動主動輪使小車產生運動，同時低速軸帶動凸輪轉動，從而推動滑塊沿導軌移動，通過齒輪齒條轉向裝置使前輪轉動，從而改變小車的運動方向。

進一步的，所述中間軸的兩端分別設有大齒輪Ⅰ和小齒輪Ⅱ，高速軸設有主動輪的一端設有與大齒輪Ⅰ嚙合的小齒輪Ⅰ，低速軸設有凸輪的一端設有凸輪盤，低速軸的另一端設有與小齒輪Ⅱ嚙合的大齒輪Ⅱ。

進一步的，還包括底板和設置在底板上的軸承座，中間軸、高速軸和低速軸的兩端均通過軸承設置在軸承座上。

進一步的，還包括牽引繩Ⅰ和牽引繩Ⅱ；

所述二級繞線裝置包括大繞線輪和小繞線輪，大繞線輪側面外周設有孔Ⅰ，小繞線輪側面外周設有孔Ⅱ；

牽引繩Ⅰ一端固定在孔Ⅰ上，另一端繞過大繞線輪后固定在帶螺紋槽錐度繞線軸套上；牽引繩Ⅱ一端固定在重物上，另一端繞過小繞線輪固定在孔Ⅱ上。