一种纯机械结构的定轨迹小车的制作方法

本实用新型涉及娱乐玩具领域，具体涉及一种纯机械结构的定轨迹小车。

背景技术：

河北省大学生工程训练综合能力竞赛命题“以重力势能驱动具有方向控制功能的自行小车”，即设计一种小车，由给定重力势能驱动其行走及转向。“8”字形赛道避障行驶竞赛场地放置半张标准乒乓球台(长1525mm、宽1370mm)，上面有3个障碍物成“L”形放置，障碍物为直径20mm，长为200mm的圆棒，圆棒中心位于“L”形的端点上，“L”形的长边在球台的中线上，长边值在400-500mm范围内，短边值在240-340mm范围内。小车需绕中线上的两个障碍物按“8”字形轨迹运行，以小车完成“8”字绕行圈数的多少来评定成绩。

满足要求的小车有很多种，并且每种小车有其独到的特点。就这种纯机械结构的定轨迹小车而言，该小车采用大小轮结构，以重力势能提供能量，通过传动机构将能量传给小车，使用者可以通过对其特定机构的调试，将可以实现一种想要的曲线轨迹，走“8”字形轨迹、花瓣轨迹或螺旋线轨迹等。该小车要实现复杂的曲线轨迹，要求其机械结构精密，原理简单，是继工程训练综合能力竞赛的改进版纯机械结构的定轨迹小车。

技术实现要素：

本实用新型专利改进主要体现在以下方面，在比赛中根据对曲柄摇杆机构中曲柄长度和连杆长度的调节，可以满足赛题要求，轨迹可成功绕过长边上的两个障碍物走“8”字轨迹，且不碰到短边上的障碍物，给娱乐提供了的新方向。小车的转向机构是通过曲柄摇杆机构完成，滑块与滑道构成了微调机构，通过调节滑道的位置改变滑道的有效长度，使小车走各种不同的定轨迹。由于微调机构的存在，不同的曲柄及连杆长度搭配，为娱乐者提供了多种轨迹，走“8”字形轨迹、花瓣轨迹或螺旋线轨迹等，在此基础上的改动将会为使用者带来较大的乐趣。

(一)要解决的技术方案

为了解决使用者的需求，本实用新型提出了一种纯机械结构的定轨迹小车，这种小车不仅能满足指定轨迹的要求，还可以通过调试转向机构使小车走其他轨迹，方便了使用者。

(二)技术方案

本实用新型通过如下技术方案实现：本实用新型为一种纯机械结构的定轨迹小车，包括主板、能源装置、传动机构和转向机构。所述主板包括底板、轴承、轴承支座、前轮支撑及碳纤维杆，其中碳纤维杆将底板和吊重锤上环连接在一起；所述能源装置包括重锤、吊重锤上环、滑轮架及滑轮，滑轮架在吊重锤上环上可转动，重锤的重力势能为小车行走提供能源，将细线的一端系在挂钩上，另一端绕过滑轮系在绕线轴上；所述传动机构包括大齿轮、小齿轮、传动轴及绕线轴，大齿轮紧定在绕线轴上，小齿轮紧定在传动轴上，两齿轮啮合，传动轴和绕线轴经轴承与轴承支座相连，驱动大后轮转动；所述转向机构包括滑道、滑块、连杆、连接套及摆杆，滑道与绕线轴紧定在一起，滑块在滑道上，滑块与连接套之间为空间转动副 I，摆杆与连接套之间为空间转动副II；所述的前轮为转向轮，受摆杆控制；所述大后轮为主动轮，与传动轴相连；所述小后轮为从动轮，与小后轮支撑相连。

优选的，所述滑轮架为双滑轮结构，在吊重锤上环上可以绕滑轮架竖直中心转动。

优选的，所述齿轮的传动比取1.5-2，且小齿轮紧定在传动轴上，大齿轮紧定在绕线轴上。

优选的，所述连接套处空间转动副的可转角度为0度-45度。

(三)有益效果

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

此小车以严谨的机械结构为基础，所需能量由升至高空的重锤提供，具有较强的环保、省能的优势。整体结构紧凑，不仅是体现机械设计、制造者的能力，更为广大的娱乐者提供了无限的思考空间。符合机械设计制造学，为娱乐设计商提供了便利，由于其结构的严谨和原理的简单，可以在多种的定轨迹运用。

附图说明

图1为本实用新型的总结构图；

图2为本实用新型的主板结构图；

图3为本实用新型的能源装置图；

图4为本实用新型的转向机构图；

1.吊重锤上环；2.滑轮架；3.滑轮；4.重锤；5.碳纤维杆；6.大齿轮；7.小齿轮；8.大后轮； 9.传动轴；10.绕线轴；11.小后轮；12.轴承；13.轴承支座；14.小后轮支撑；15.底板；16.前轮支撑；17.挂钩；18.细线；19.摆杆；20.前轮轴；21.前轮支座；22.前轮；23.连杆；24.滑块； 25.滑道；26.空间转动副I；27.连接套；28.空间转动副II；29.摇杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型实施提供了一种纯机械结构的定轨迹小车，包括主板、能源装置、传动机构和转向机构。所述主板包括底板15、轴承12、轴承支座13、前轮支撑 16及碳纤维杆5；所述能源装置包括重锤4、吊重锤上环1、滑轮架2及滑轮3；所述传动机构包括大齿轮6、小齿轮7、传动轴9及绕线轴10；所述转向机构包括滑道25、滑块24、连杆23、连接套27及摆杆19；所述的前轮22为转向轮；所述大后轮8为主动轮；所述小后轮11为从动轮。

本实用新型具体实施方式中，提升重锤4至一定高度垂直下降，和重锤4上的挂钩17连接的细线18带动绕线轴10转动，绕线轴10带动紧定其上的大齿轮6转动，和大齿轮6啮合的小齿轮7带动传动轴9转动，传动轴9带动紧定其上的大后轮8转动，传动轴9、绕线轴 10经轴承12连接在轴承支座13，轴承支座13和小后轮支撑14固定在底板15上，小后轮支撑14带动小后轮11转动；绕线轴10带动滑道25转动，调节滑块24在滑道25的位置，可改变滑道25的有效长度，滑块24与连接套27之间的空间转动副I26转动一定角度，连接套27带动连杆23运动，连杆23与连接套27一端为粗牙螺纹连接，另一端为细牙螺纹连接，连杆23运动带动连接套27与摇杆29之间的空间转动副II28转动一定角度，空间转动副II28 带动摆杆19摆动一定角度，摆杆19带动小车前轮22转向，小车完成所走“8”字形轨迹、花瓣轨迹或螺旋线轨迹等。

在上述实施例中，较佳的采用了转动副连接方式，通过转向机构的运用，可实现小车的多种轨迹的运行，使得小车的转向平稳；较佳的采用连杆两端为不同螺纹，可实现了小车的连续可调。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实际新型设计构思的前提下，比往年领域普通工作人员对本实用新型的技术方案做出的任何变形和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。