一种基于凸轮的可调式8字轨迹斯特林小车

1.本实用新型涉及教学用的一种基于凸轮的可调式8字轨迹斯特林小车。


背景技术：

2.随着科技的发展和人们节能环保意识的提升，乙醇作为一种新兴的清洁能源被作为研究课题。斯特林小车作为全国大学生工程训练综合能力竞赛的一种新车型，是以4毫升乙醇作为唯一的能量来实现连续的躲避障碍，完成预定轨迹。斯特林小车设计难点在于：1、能量转化率过高，导致小车行驶速度过快，难以完成预定轨迹；2、普遍车体重量偏重，空间结构较大，造成比赛时难以启动以及易撞到障碍物。根据以上难点设计时应尽量减少车上可避免的零件，调整车体的空间结构，使其能适应不同间距障碍物的赛道。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是：提供一种基于凸轮的可调式8字轨迹斯特林小车，通过凸轮机构和传动机构中的运动传递，实现了斯特林小车稳定的8字型轨迹行进。
4.本专利采用以下技术方案实现：其主要结构有:原动机构、凸轮机构、齿轮传动机构、带轮传动机构、转向机构、执行机构。其总体零件包括定位套、斯特林发动机、车壳、凸轮、凸轮轴套、摆杆套、摆杆、凸缘外圈深沟球轴承、前叉、前轮、齿轮一、m3螺栓、轴套、前轴、齿轮三、齿轮二、中轴、齿轮四、从动轮轴套、后轮、轴承销钉、后轴、皮带轮轴、皮带、皮带轮二、皮带轮一、深沟球轴承、定位环、m3螺母、紧定螺钉。其结构特征分布在六个机构上。
5.1.转向机构：前轮和前叉通过两个深沟球轴承固定；前叉通过两个凸缘外圈深沟球轴承装配在车壳上；摆杆与摆杆套通过螺纹连接；摆杆套和前叉通过m3螺栓连接，要求车壳侧面与前轮轴线保持垂直时，摆杆轴线与前轴轴线平行；摆杆可在水平面内自由转动，小车在运行时，摆杆与凸轮通过橡皮筋的预紧，保证摆杆与凸轮时刻接触，随着凸轮的转动带动摆杆的摆动，随即带着前轮摆动，控制小车行驶路线。
6.2.齿轮传动机构：前轴、中轴、后轴通过凸缘外圈深沟球轴承装配在车壳上，轴承外圈装配在车壳的内侧，通过定位套进行轴向定位；轴套通过m3螺栓与齿轮一装配，并通过m3螺栓装配在前轴左侧，通过定位环进行轴向定位；齿轮二通过紧定螺钉固定于中轴左侧。齿轮三与齿轮一处理方法相同，定位在固定于中轴左侧位置；齿轮四与齿轮二处理方法相同固定于后轴左端位置。采用两对齿轮分别啮合的二级传动结构，在节省空间的同时可以使用大传动比，提高能量利用率，使小车行驶时间更长。
7.3.凸轮机构：凸轮通过m3螺栓和m3螺母与凸轮轴套装配；通过m3螺栓把凸轮轴套固定在前轴右侧，通过定位环进行轴向定位；可以通过转动调整凸轮的轮廓形状和每段弧形的半径大小来优化8字轨迹的曲率和大小。
8.4.执行机构：右侧的后轮与轴套通过m3螺栓连接，皮带轮一与轴套通过一根m3螺栓装配在后轴右侧，通过定位环进行轴向定位；左侧的后轮与从动轮轴套通过m3螺栓连接，通过深沟球轴承装配在后轴最左侧，通过定位环和轴承销钉进行定位；
9.5.带轮传动机构：皮带轮轴通过凸缘外圈深沟球轴承装配在车壳上，通过定位套进行轴向定位；皮带轮一与轴套共用一根m3螺栓来达到与后轴锁紧的目的；皮带轮二通过通过m3螺栓装配在皮带轮轴上，通过定位环进行轴向定位；皮带轮一、皮带轮二、斯特林发动机之间分别通过皮带连接。
10.6.原动机构：斯特林发动机通过两个m3螺栓与车壳固定。小车以酒精燃烧的热能作为能量来源，通过斯特林发动机热腔内的空气升温造成的体积变化形成动力推动飞轮的转动，形成从热能到机械能的转变。
附图说明
11.图1是本实用新型实施例提供的一种基于凸轮的可调式8字轨迹斯特林小车的结构示意图。
12.图2是本实用新型实施例提供的一种基于凸轮的可调式8字轨迹斯特林小车的仰视图。
13.图3是本实用新型实施例提供的一种基于凸轮的可调式8字轨迹斯特林小车的俯视图。
14.图中：定位套(1)、斯特林发动机(2)、车壳(3)、凸轮(4)、凸轮轴套(5)、摆杆套(6)、摆杆(7)、凸缘外圈深沟球轴承(8)、前叉(9)、前轮(10)、齿轮一(11)、m3螺栓(12)、轴套(13)、前轴(14)、齿轮三(15)、齿轮二(16)、中轴(17)、齿轮四(18)、从动轮轴套(19)、后轮(20)、轴承销钉(21)、后轴(22)、皮带轮轴(23)、皮带(24)、皮带轮二(25)、皮带轮一(26)、深沟球轴承(27)、定位环(28)、m3螺母(29)、紧定螺钉(30)
具体实施方式
15.下面通过实施例对本实用新型进行具体的描述，通过实施例对本实用新型作进一步说明。
16.如图1、图2、图3、所示，本实用新型一种基于凸轮的可调式8字轨迹斯特林小车，其主要结构有:原动机构、凸轮机构、齿轮传动机构、带轮传动机构、转向机构、执行机构。是由定位套(1)、斯特林发动机(2)、车壳(3)、凸轮(4)、凸轮轴套(5)、摆杆套(6)、摆杆(7)、凸缘外圈深沟球轴承(8)、前叉(9)、前轮(10)、齿轮一(11)、m3螺栓(12)、轴套(13)、前轴(14)、齿轮三(15)、齿轮二(16)、中轴(17)、齿轮四(18)、从动轮轴套(19)、后轮(20)、轴承销钉(21)、后轴(22)、皮带轮轴(23)、皮带(24)、皮带轮二(25)、皮带轮一(26)、深沟球轴承(27)、定位环(28)、m3螺母(29)、紧定螺钉(30)组成。
17.在上述转向机构中：前轮(10)和前叉(9)通过两个深沟球轴承(27)固定；前叉(9)通过两个凸缘外圈深沟球轴承(8)装配在车壳(3)上；对摆杆套(6)进行钻孔、攻丝处理。在摆杆(7)的端部套螺纹，摆杆(7)与摆杆套(6)通过螺纹连接；摆杆套(6)和前叉(9)通过m3螺栓(12)连接，要求车壳(3)侧面与前轮(10)轴线保持垂直时，摆杆(7)轴线与前轴(14)轴线平行；摆杆(7)可在水平面内自由转动，小车在运行时，摆杆(7)与凸轮(4)通过橡皮筋的预紧，保证摆杆(7)与凸轮(4)时刻接触，随着凸轮(4)的转动带动摆杆(7)的摆动，进而带着前轮摆动，控制小车行驶路线。
18.在上述齿轮传动机构中：前轴(14)、中轴(17)、后轴(22)通过凸缘外圈深沟球轴承
(8)装配在车壳(3)上，通过定位套(1)进行轴向定位；对轴套(13)法兰端面方向进行钻孔、攻丝处理，通过m3螺栓(12)与齿轮一(11)装配；在轴套(13)径向方向进行钻孔、攻丝，通过m3螺栓(12)装配在前轴左侧，通过定位环(28)进行轴向定位；齿轮二(16)在钻孔、攻丝后通过紧定螺钉(30)固定于中轴(17)左侧，通过定位环(28)进行轴向定位；齿轮三(15)与齿轮一(11)处理方法相同，定位在固定于中轴左侧位置；齿轮四(18)经齿轮二(16)处理方法相同固定于后轴(22)左端位置。采用两对齿轮分别啮合的二级传动结构，在节省空间的同时可以使用大传动比，提高能量利用率，使小车行驶时间更长。
19.在上述凸轮机构中：对凸轮轴套(5)法兰端面进行钻孔、攻丝后，通过m3螺栓(12)与凸轮(4)装配；在凸轮轴套(5)径向方向进行钻孔、攻丝，通过m3螺栓(12)和m3螺母(29)固定在前轴(14)右侧，通过定位环(28)进行轴向定位。保证前轴(14)与凸轮(4)能够同时转动，可以通过转动调整凸轮的轮廓形状和每段弧形的半径大小来优化8字轨迹的曲率和大小。
20.在上述执行机构中：右侧的后轮(20)与轴套(13)通过m3螺栓(12)连接；轴套(13)和皮带轮一(26)通过同一根m3螺栓(12)装配在后轴(22)右侧，通过定位环(28)进行轴向定位；左侧的后轮(20)与从动轮轴套(19)通过m3螺栓(12)连接，通过深沟球轴承(27)装配在后轴(22)最左侧，通过定位环(28)和轴承销钉(21)进行定位；
21.在上述带轮传动机构中：皮带轮轴(23)通过凸缘外圈深沟球轴承(8)装配在车壳(3)上，通过定位套(1)进行轴向定位；皮带轮一(26)与轴套(13)共用一根m3螺栓(12)进行装配，皮带轮二(25)通过通过m3螺栓(12)装配在皮带轮轴(23)上，通过定位环(28)进行轴向定位；皮带轮一(26)、皮带轮二(25)、斯特林发动机(2)分别通过皮带(24)连接。
22.在上述原动机构中：斯特林发动机(2)通过两个m3螺栓(12)与车壳(3)固定。