本實(shí)用新型屬于機(jī)械教學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種繞8字形路線行走的無碳小車的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。

背景技術(shù)：

在高校的機(jī)械教學(xué)領(lǐng)域，如何提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)和制作能力至關(guān)重要，機(jī)械領(lǐng)域的設(shè)計(jì)都要求節(jié)能、精確、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)所依據(jù)的理論知識(shí)是相似的，都要求深刻掌握機(jī)械傳動(dòng)原理、物理學(xué)、材料加工等專業(yè)知識(shí)，在授課過程中，教師用純理論知識(shí)或簡單動(dòng)畫的演示向?qū)W生講解機(jī)械傳動(dòng)原理，不利于學(xué)生理解、記憶和掌握機(jī)械傳動(dòng)原理。

無碳自行小車涉及多種機(jī)械傳動(dòng)原理，是一種重力勢能為唯一能量，可以將重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并用以驅(qū)動(dòng)小車形式及轉(zhuǎn)向的機(jī)械裝置。無碳自行小車采用三輪結(jié)構(gòu)，前車輪可轉(zhuǎn)向，能夠在行駛中實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡并自動(dòng)避開前方道路的障礙物，兩個(gè)后輪作為驅(qū)動(dòng)輪。現(xiàn)有技術(shù)的無碳自行小車質(zhì)量大、能量轉(zhuǎn)換低，從而造成運(yùn)行距離短，無碳自行小車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、能量轉(zhuǎn)化率高、便于學(xué)生組裝、加深學(xué)生對(duì)機(jī)械傳動(dòng)原理理解掌握、繞8字形路線行走的無碳小車的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：繞8字形路線行走的無碳小車的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，包括車架、前叉和前車輪，車架前端設(shè)有前輪支架，前輪支架固定連接在車架上，前叉與所述的前輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，前車輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接在前叉的下端，車架上設(shè)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過繞繩筒與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與前車輪傳動(dòng)連接；

動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括砝碼支架、砝碼、連接繩、前滑輪和后滑輪，所述的車架上固定連接有水平設(shè)置的下連接板，下連接板上表面與所述的砝碼支架下端固定連接，砝碼支架上端固定連接有水平設(shè)置的上連接板，上連接板下表面的前側(cè)和后側(cè)對(duì)應(yīng)連接有前滑輪座和后滑輪座，前滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接在前滑輪座上，后滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接在后滑輪座上，砝碼的上端固定連接有吊環(huán)，連接繩的一端固定連接在吊環(huán)上，連接繩的另一端依次繞過前滑輪和后滑輪后纏繞在繞所述的繞繩筒上；

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括凸輪、轉(zhuǎn)向軸和搖桿，繞繩筒套設(shè)并固定連接有轉(zhuǎn)軸，凸輪與所述轉(zhuǎn)軸的另一端固定連接，車架上設(shè)有前軸導(dǎo)向架和后軸導(dǎo)向架，轉(zhuǎn)向軸沿前后方向設(shè)置，轉(zhuǎn)向軸的前后兩端部分別滑動(dòng)穿設(shè)在前軸導(dǎo)向架上和后軸導(dǎo)向架上，轉(zhuǎn)向軸的中部固定連接有位于前軸導(dǎo)向架和后軸導(dǎo)向架之間的套筒，套筒的前端與前軸導(dǎo)向架之間設(shè)有第一彈簧，套筒的后端與后軸導(dǎo)向架支架設(shè)有第二彈簧，轉(zhuǎn)向軸的后端面與凸輪的外輪廓滑動(dòng)接觸，轉(zhuǎn)向軸的前端通過鉸鏈與搖桿的一端鉸接，搖桿的另一端與所述的前叉固定連接。

軸支座、前輪支架、前軸導(dǎo)向架、后軸導(dǎo)向架均通過第一螺栓與車架固定連接，上端座、下端座均通過第二螺栓分別與上連接板、下連接板固定連接。

采用上述技術(shù)方案，繞8字形路線行走的無碳小車還包括以下特征：車架的后端設(shè)有后輪支架，后輪支架上設(shè)有后輪軸，后輪軸與后輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，后輪軸的兩端固定連接有后車輪，車架上設(shè)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過繩筒與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與后車輪傳動(dòng)連接；

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、轉(zhuǎn)軸，繞繩筒套設(shè)并固定在所述的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述的軸支座上，轉(zhuǎn)軸的一端與所述的主動(dòng)齒輪固定連接，轉(zhuǎn)軸和繞繩筒的中心線重合，從動(dòng)齒輪套設(shè)在所述的后輪軸上，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪嚙合。

后輪支架通過第一螺栓與車架固定連接

后車輪的直徑大于前車輪的直徑。

后車輪、主動(dòng)齒輪均為鏤空結(jié)構(gòu)。

后車輪、前車輪材料均為塑料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型的連接繩的一端與砝碼固定連接，連接繩的另一端繞過分別繞過前滑輪和后滑輪后纏繞在繞繩筒上，輕輕松開砝碼，砝碼降落過程中，砝碼帶動(dòng)繞繩筒旋轉(zhuǎn)，繞繩筒與轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)，凸輪的外輪廓始終與轉(zhuǎn)向軸的后端面滑動(dòng)頂壓接觸，轉(zhuǎn)向軸前后滑動(dòng)，轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)搖桿擺動(dòng)，搖桿擺動(dòng)帶動(dòng)前車輪搖擺，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小車?yán)@8字形路線行走，本實(shí)用新型利用凸輪的旋轉(zhuǎn)來控制小車轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向阻力小，轉(zhuǎn)向可靠性高，提高了小車的能量利用效率，使得小車行走距離更加長遠(yuǎn)和穩(wěn)定；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、操作控制方便、成本低廉、運(yùn)行平穩(wěn)、行走路線較長；前車輪材料為塑料，減小了小車的自重，進(jìn)而減少了小車的能量損失；本實(shí)用新型安裝在車架上，車架為框架結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減小了小車的自重，減少小車的能量損失。

在授課過程中，教師可直接向?qū)W生演示本實(shí)用新型，本實(shí)用新型以重力勢能為唯一的能量來源，向?qū)W生講解重力勢能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，便于學(xué)生的理解記憶；本實(shí)用新型可拆卸重新安裝，可讓學(xué)生自己拆卸和組裝本實(shí)用新型，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)機(jī)械傳動(dòng)原理的理解和掌握。

說明書附圖說明

圖1為繞8字形路線行走的無碳小車及本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的右視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1的后視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中轉(zhuǎn)向軸與前車輪連接的俯視圖；

圖5為圖1中A處的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施方式以圖1中向左的方向?yàn)榍跋?，反之指向?yàn)楹笙?；以圖1中向上的方向?yàn)樯舷?，反之指向?yàn)橄孪?；以圖2中向左的方向?yàn)樽笙颍粗赶驗(yàn)橛蚁颉?/p>

如圖1-圖5所示，繞8字形路線行走的無碳小車，包括車架1、前叉3、前車輪4和后輪軸5，車架1前端設(shè)有前輪支架6，前輪支架6固定連接在車架1上，前叉3與所述的前輪支架6轉(zhuǎn)動(dòng)連接，前車輪4轉(zhuǎn)動(dòng)連接在前叉3的下端，車架1的后端設(shè)有后輪支架7，后輪軸5與后輪支架7轉(zhuǎn)動(dòng)連接，后輪軸5的兩端分別固定連接有一個(gè)后車輪8，車架1上設(shè)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過繞繩筒2分別與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過軸支座9與車架1固定連接，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與后車輪8傳動(dòng)連接，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與前車輪4傳動(dòng)連接；

動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括砝碼支架10、砝碼11、連接繩12、前滑輪13和后滑輪14， 所述的車架1上固定連接有水平設(shè)置的下連接板15，下連接板15上表面通過下端座31與所述的砝碼支架10下端固定連接，砝碼支架10上端通過上立柱座32固定連接有水平設(shè)置的上連接板16，上連接板16下表面的前側(cè)和后側(cè)對(duì)應(yīng)連接有前滑輪座17和后滑輪座，前滑輪13轉(zhuǎn)動(dòng)連接在前滑輪座17上，后滑輪14轉(zhuǎn)動(dòng)連接在后滑輪座上，砝碼11的上端固定連接有吊環(huán)19，連接繩12的一端固定連接在吊環(huán)19上，連接繩12的另一端依次繞過前滑輪13和后滑輪14后纏繞在繞所述的繞繩筒2上，后滑輪座圖中未示出；

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪20和從動(dòng)齒輪21，繞繩筒2套設(shè)并固定連接有轉(zhuǎn)軸22，轉(zhuǎn)軸22轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述的軸支座9上，轉(zhuǎn)軸22的一端與所述的主動(dòng)齒輪20固定連接，轉(zhuǎn)軸22和繞繩筒2的中心線重合，從動(dòng)齒輪21套設(shè)在所述的后輪軸5上，主動(dòng)齒輪20和從動(dòng)齒輪21嚙合；

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括凸輪18、轉(zhuǎn)向軸23和搖桿24，凸輪18與所述轉(zhuǎn)軸22的另一端固定連接，車架1上設(shè)有前軸導(dǎo)向架25和后軸導(dǎo)向架26，轉(zhuǎn)向軸23的前后兩端部分別滑動(dòng)穿設(shè)在前軸導(dǎo)向架25上、后軸導(dǎo)向架26上，轉(zhuǎn)向軸23的中部固定連接有位于前軸導(dǎo)向架25和后軸導(dǎo)向架26之間的套筒27，套筒27的前端與前軸導(dǎo)向架25之間設(shè)有第一彈簧28，套筒27的后端與后軸導(dǎo)向架26支架設(shè)有第二彈簧29，轉(zhuǎn)向軸23的后端面與凸輪18的外輪廓滑動(dòng)接觸，轉(zhuǎn)向軸23的前端通過鉸鏈30與搖桿24的一端鉸接，搖桿24的另一端與所述的前叉3上端固定連接。

軸支座9、前輪支架6、后輪支架7、前軸導(dǎo)向架25、后軸導(dǎo)向架26均通過第一螺栓33與車架1固定連接，上端座32、下端座31均通過第二螺栓34分別與上連接板16、下連接板15固定連接。

后車輪8的直徑大于前車輪4的直徑。

后車輪8、主動(dòng)齒輪20均為鏤空結(jié)構(gòu)。

后車輪8、前車輪4材料均塑料。

本實(shí)用新型、繞8字形路線行走的無碳小車的工作過程和原理：本實(shí)用新型在使用時(shí)，首先將本實(shí)用新型放在光滑平面上，連接繩12的一端與砝碼11上的吊環(huán)19固定連接，連接繩12的另一端依次繞過前滑輪13和后滑輪14后纏繞在繞繩筒2上，輕輕松開砝碼11，砝碼11降落過程中，砝碼11帶動(dòng)繞繩筒2旋轉(zhuǎn)，繞繩筒2與轉(zhuǎn)軸22固定連接，轉(zhuǎn)軸22帶動(dòng)主動(dòng)齒輪20和凸輪18旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)齒輪20與從動(dòng)齒輪21嚙合，從動(dòng)齒輪21與后輪軸5固定連接，從而帶動(dòng)兩個(gè)后車輪8旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸22的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)搖桿24擺動(dòng)，搖桿24擺動(dòng)帶動(dòng)前車輪4搖擺，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)及轉(zhuǎn)向，小車?yán)@8字形路線行走，這樣砝碼11的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車前進(jìn)的機(jī)械能，利用凸輪18的旋轉(zhuǎn)來控制小車轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向阻力小，轉(zhuǎn)向可靠性高，提高了小車的能力利用效率，使得小車行走距離更加長遠(yuǎn)和穩(wěn)定。