一种无碳小车转向调节机构的制作方法

本发明涉及一种转向调节机构，尤其涉及一种无碳小车转向调节机构。

背景技术：

无碳小车是利用一定质量和一定高度重锤的重力势能，通过能量转换机构，传动机构把能量转化为驱动力，传递给行走装置和转向装置从而实现沿“双八字”轨迹行走，规律避障。现有的转向调节机构大多采用普通螺纹调节、千分头调节等。但是，普通螺纹螺距偏大，调节不精确，且不便于操作；千分头体积过大，只能单向微调，反向调节时易导致空程误差；且现有的调节结构分为单自由度调节和双自由度调节两种，单自由度调节结存在构影响因素集中在该自由度上、难以准确预测调节效果的问题，双自由度调节由于两个自由度集成在同一零件上，存在两个调节相互影响的问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的是解决现有转向结构调节精度低，以及操作方便性与尺寸小型化之间的矛盾；解决单自由度调节的各决定参数集中、调节结果不可预测的问题，最终提供一种调节精度高、便于徒手操作、占用空间小、质量小、有多处可调节且每处对应单个影响参数的无碳小车转向调节机构。

技术方案：本发明包括纵向调节装置、横向调节装置、导轨和基座，所述的横向调节装置、纵向调节装置和基座依次固定在导轨上，所述的导轨贯穿无碳小车车体的底盘，其中，横向调节装置位于底盘前部的前轮侧面，纵向调节装置位于底盘中部，并套在小车的主动轴上，基座位于底盘后部。

所述的横向调节装置包括纵向滑轨、微调滑块和滚针，所述的纵向滑轨固定在导轨上，所述的微调滑块套在纵向滑轨上，所述的滚针固定在微调滑块上，滚针下方插入无碳小车前轮的摇杆凹槽内，操作者可以通过在纵向滑轨上滑动微调滑块，从而实现位置调整。

所述的纵向调节装置包括凸轮从动件、微调螺纹副和凸轮，所述的凸轮从动件固定在导轨上，所述的微调螺纹副插入凸轮从动件下部的圆孔内，其端部与凸轮接触，所述的凸轮套在小车的主动轴上，凸轮转动，带动凸轮从动件等零件往复平移，发生平移的零件带动连杆往复运动，连杆带动摇杆摆动，从而实现前轮转向控制。

所述的微调螺纹副包括螺丝和螺母，所述的螺丝端部为球头，头部粘接滚花旋钮，螺丝表面做镀铬处理，以降低表面粗糙度。

所述螺母的另一侧为连杆，连杆的顶部套在摇杆上，通过凸轮副带动连杆往复运动，连杆带动摇杆摆动。

所述螺丝的端部与凸轮从动件之间采用橡皮筋绷紧，所述橡皮筋的一端套在凸轮从动件的伸出部分，另一端套在无碳小车上，以确保螺丝球头与凸轮紧密贴合。

所述的基座包括导轨滑块和滑块固定座，所述的导轨滑块固定在滑块固定座的凹槽内，滑块固定座与无碳小车固定，所述的导轨滑块套在导轨上。

所述的横向调节装置垂直无碳小车中轴线所在平面，所述的纵向调节装置平行于无碳小车中轴线所在平面。

有益效果：本发明具有以下优势：

1.调节精确：采用细牙螺纹副可以实现纵向位置的精确微调，根据0.25mm螺距的机械特性，螺钉每旋转四周对应径向仅移动1mm，该传动比例可以保证无碳小车对于精确调节的要求；由于细牙螺纹具有自锁特性，可避免运行过程中的震荡导致螺纹发生相对滑移；采用直线导轨可以精确传递纵向运动，且几乎无横向窜动或径向翻转。

2.两级调节可以保证不同参数的调节互不影响：本发明的横向和纵向调节分别对应转弯半径和基圆半径，两个参数独立调节，互不影响。且由于存在转弯半径对轨迹影响较弱、基圆半径对轨迹影响较强的现实，本发明的纵向调节精度高、范围小，横向调节精度低、范围广，较为适应现实情况。

3.结构简单，便于拆装：本发明结构简单，各机构模块可独立拆装。且由于本发明的两组调节机构相距较远，可有效避免因操作者手部误碰触导致参数改变。

4.操作方便：微调部分采用顶部有滚花旋钮的螺丝，不需要专用工具即可完成调节，方便徒手操作，可有效提高操作者使用效率。

附图说明

图1是本发明在无碳小车中的安装位置示意图；

图2是本发明的爆炸图；

图3是本发明的斜视图；

图4是本发明的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，本发明包括微调滑块1，滚针2，纵向滑轨3，微调螺纹副4、凸轮从动件5，凸轮6，导轨7，导轨滑块8和滑块固定座9。图1是本发明在无碳小车上的安装位置。其中，导轨滑块8和滑块固定座9组成的基座固定在无碳小车尾部，导轨7卡在导轨滑块8上，且贯穿无碳小车车体的底盘，其方向与无碳小车中轴线方向平行；凸轮从动件5、凸轮6和微调螺纹副4组成的纵向调节装置位于无碳小车底盘中部，并套在小车的主动轴上；微调滑块1、滚针2和纵向滑轨3组成的横向调节装置位于小车头部的前轮侧面。在横向调节装置中，操作者可以通过在纵向滑轨3上滑动微调滑块1，从而实现位置调整；当位置确定后，微调滑块1通过紧定螺钉固定在纵向滑轨3上，两者不能相对运动。

如图3和图4所示，微调滑块1外形为长方体结构，采用45#铣削制作，左侧开有圆形孔，用于插入滚针2，并用m2紧定螺钉固定，右侧有方形孔，用于插入纵向滑轨3，纵向滑轨3端部为c型，插在导轨7上，并通过螺钉固定在导轨7上，使用者可以调节微调滑块1在纵向滑轨3上的位置，调节完成后用紧定螺钉固定。微调滑块1，滚针2和纵向滑轨3构成横向调节装置，滚针2下端插入前轮摇杆的矩形槽内，该摇杆属于前轮部分，滚针2通过在摇杆槽内推动摇杆摆动进而推动前轮转动。

摇杆的右侧套在连杆上，连杆的右侧设有纵向调节装置，包括微调螺纹副4、凸轮从动件5和凸轮6，凸轮6套在小车的主动轴上。微调螺纹副4是m6*0.25细牙螺丝及配套铜制m6*0.25螺母，螺丝端部为球头，表面做镀铬处理以降低表面粗糙度，球头与凸轮6外轮廓接触，并使用橡皮筋绷紧凸轮从动件5，以确保球头与凸轮6紧密贴合；橡皮筋为环形，一端挂在凸轮从动件5的伸出端，另一端绷紧挂在无碳小车其他固定零件上，该零件与小车底盘固连，可避免橡皮筋松脱。螺丝头部粘接滚花旋钮，用于操作者手动调节；螺母外圈为圆柱形，安装在凸轮从动件5的圆孔内，用m3紧定螺钉固定，其末端与凸轮6接触，凸轮从动件5的上部通过螺钉固定在导轨7上。凸轮6为外轮廓凸轮，由激光切割亚克力板并粘接获得，在轮毂处通过紧定螺钉与无碳小车传动轴连接。

凸轮从动件5材质为abs塑料，采用3d打印制作。其外形为“t”型结构，t型上端的外轮廓为矩形，开有凹槽，用于套在导轨7上，攻有m3螺纹孔，用于将凸轮从动件5固定在导轨7上；t型下端向下伸出，即图2中数字5所指部位，该部分有圆形通孔，微调螺纹副4的螺母外圈插入该圆孔中，并用m3紧定螺钉固定，微调螺纹副4末端球头与凸轮6外轮廓接触。

导轨滑块8型号是mgn7c，通过四个m2沉头螺钉固定在滑块固定座9上部的凹槽内，构成基座，滑块固定座9采用铝合金铣削制作，导轨滑块8和滑块固定座9的横截面均为c型，滑块固定座9底部开通孔，用螺钉固定在无碳小车上，导轨7能够在导轨滑块8上滑动。导轨7型号是mgn7c，长200mm，纵向滑轨3用m3螺钉穿过导轨7的圆孔固定在其上，凸轮从动件5通过上端凹槽卡在导轨7上，并用2个m3螺钉穿过导轨7的圆孔固定；导轨滑块8滑入导轨7内。基座固定不动，导轨7在基座的导轨滑块8上滑动。

本发明的转向原理是一个空间凸轮-摇杆结构，凸轮6转动，带动凸轮从动件5等零件往复平移，发生平移的零件推动前轮上的摇杆摆动，实现前轮转向控制。即凸轮副带动连杆往复运动，连杆带动摇杆摆动。本发明的调节功能是通过调节凸轮基圆和摇杆周期运动幅值来实现的。

在空间几何位置关系上，纵向滑轨3的轴线垂直于无碳小车中轴线所在竖直平面，导轨7的轴线平行于无碳小车中轴线所在竖直平面，纵向滑轨3的轴线和导轨7的轴线在水平面内的投影相互垂直。

具体工作过程为：

将本发明按照图1所示位置安装在无碳小车上，操作者通过旋转微调螺纹副或移动微调滑块完成调节。

在调节时，操作者首先根据场地情况确定增大或减小转弯半径，即调节微调滑块在微调滑轨上的位置，该位置确定后即用紧定螺钉固定，如场地无变化则不再变动；具体的增减方法是：从起点位置释放无碳小车，使之完成半个周期运动、到达距离出发点的最远端，若该位置超出场地尺寸，则应向无碳小车中轴线方向移动所述微调滑块；反之，若该位置远小于场地尺寸，应向远离无碳小车中轴线方向移动微调滑块。

之后，根据小车运行周期情况调节基圆半径，即旋转微调螺纹副的手柄，对基圆半径作微小调节，调节后在场地中进行测试，根据无碳小车运行周期完整性对应调节，重复该步骤数次直至达到预期；具体的测试方法是：从起点位置释放无碳小车，使之完成一个完整的周期、回到出发点，比对无碳小车出发时的轨迹和返回出发点时的轨迹，若两段轨迹呈“十”字形相交，则应逆时针旋转微调螺纹副的手柄以增大凸轮基圆；若两段轨迹呈“八”字形相离，则应顺时针旋转微调螺纹副的手柄以减小凸轮基圆。

本发明在运行时，凸轮作为运动输入部件，在转动过程中推动微调螺纹副末端的球头，经过凸轮从动件传动，进而带动直线导轨，最终使滚针沿纵向往复运动，从而控制无碳小车转向。

在本实例中，独立的两个调节机构可以避免调节操作行为对结构产生的干扰，所述微调螺纹副可以精确调节无碳小车轨迹，从而适应不同工况。在工作过程中，由于细牙螺纹的自锁特性，可使结构不会因机械振动而发生窜动或位置变化。