一种螺旋槽式无碳小车转向机构及使用方法

技术领域

本发明涉及无碳小车技术领域，具体是一种螺旋槽式无碳小车转向机构及使用方法。

背景技术

1、目前的无碳小车，大部分都是基于全国大学生工程训练综合能力大赛命题设计制作。动力来自于1KG砝码下落时的能量转换，驱动小车沿着设定轨迹行走并成功越障。

2、目前无碳小车的转向方式大都采用曲柄连杆机构或者凸轮机构，此种结构较为复杂，在设计、制作、安装和调试时有一定难度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种螺旋槽式无碳小车转向机构，该机构设计制作简单，安装调试方便，可顺利实现绕桩避障。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种螺旋槽式无碳小车转向机构，它包括小车底盘，所述小车底盘的顶部通过轴承座支撑安装有主轴，所述主轴上安装有用于转向的螺旋槽轴，所述螺旋槽轴与转向控制机构相配合，所述转向控制机构与连接套构成滑动配合，所述连接套通过第一螺母固定在转向连杆的一端，所述转动连杆的另一端通过第二螺母与前轮叉的顶端固定相连，所述前轮叉安装在前轮架上，所述前轮架固定安装在小车底盘上，所述前轮叉的底端支撑安装有前轮组件。

所述主轴通过第一滚珠轴承支撑安装在轴承座上。

所述主轴的一端固定安装有后主动轮，所述主轴的另一端通过第二滚珠轴承支撑安装有后从动轮。

所述轴承座的顶部之间通过螺钉固定安装有限位钢丝。

所述前轮叉通过第三滚珠轴承安装在前轮架上。

所述前轮组件包括前轮轴，所述前轮轴安装在前轮叉上，所述前轮轴上通过第四滚珠轴承支撑安装有前轮。

所述前轮架采用Z字型结构，所述前轮架的底端通过底部螺栓固定安装在小车底盘的底端；所述主轴上安装有用于驱动其转动的齿轮，所述齿轮与用于驱动其转动的动力装置相连。

所述螺旋槽轴上加工有交叉布置的正向螺旋槽和反向螺旋槽，所述正向螺旋槽和反向螺旋槽两端交叉处封闭并做过渡处理，所述转向控制机构与正向螺旋槽和反向螺旋槽相贴合，并使得转向控制机构沿着正向螺旋槽走到端点时，过渡到反向螺旋槽向相反方向运行。

所述转向控制机构包括刚性轴，所述刚性轴与连接套构成滑动配合，所述刚性轴的末端固定有半圆环状弹性钢丝圈，所述半圆环状弹性钢丝圈与螺旋槽轴的正向螺旋槽和反向螺旋槽构成滑动导向配合。

螺旋槽式无碳小车转向机构的使用方法，它包括以下步骤：

第一步，根据桩距计算出后主动轮和后从动轮的直径，使小车行进一个周期后轮刚好转动两周；固定在主轴上的螺旋槽轴同样转动两周，贴合在螺旋槽轴里的半圆环状弹性钢丝圈沿着正向螺旋槽和反向螺旋槽来回一次，回到起点；

第二步，通过动力装置驱动齿轮，通过齿轮驱动主轴，通过主轴同步驱动螺旋槽轴和后主动轮，通过后主动轮带动整个小车底盘移动；

第三步，在小车底盘移动过程中，通过螺旋槽轴的正向螺旋槽和反向螺旋槽同步驱动转向控制机构的半圆环状弹性钢丝圈，而且通过刚性轴与连接套实现导向配合，并同步带动转动连杆转动，进而通过转动连杆同步驱动前轮叉转动，再通过前轮叉驱动前轮实现转动，最终实现整个小车的往复转向控制；

第四步，当障碍物距离发生变化时，可以调整前轮与后轮的距离，改变振幅，实现不同桩距的转向。

本发明有如下有益效果：

1、该机构设计制作简单，安装调试方便，可顺利实现绕桩避障。

2、通过上述的第一滚珠轴承保证了主轴能够正常的转动。

3、通过上述的主轴能够驱动后主动轮，进而通过后主动轮带动整个小车底盘移动。

4、通过上述的限位钢丝能够用于对转向控制机构进行限位，进而有效的防止了其发生脱落的危险。

5、通过上述的前轮架能够用于对前轮进行支撑。

6、通过上述的正向螺旋槽和反向螺旋槽能够用于实现往复转向控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明第一视角三维图。

图2是本发明第二视角三维图。

图3是本发明第三视角三维图。

图4是本发明螺旋槽轴第一视角三维图。

图5是本发明螺旋槽轴第二视角三维图。

图6是本发明转向控制机构的三维图。

图7是本发明底视图。

图中：前轮1、第四滚珠轴承2、前轮轴3、前轮叉4、第三滚珠轴承5、第二螺母6、转动连杆7、前轮架8、转向控制机构9、连接套10、第一螺母11、后主动轮12、轴承座13、螺旋槽轴14、螺钉15、限位钢丝16、小车底盘17、后从动轮18、第二滚珠轴承19、主轴20、底部螺栓21、正向螺旋槽22、反向螺旋槽23、齿轮24；

刚性轴901、半圆环状弹性钢丝圈902。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-7，一种螺旋槽式无碳小车转向机构，它包括小车底盘17，所述小车底盘17的顶部通过轴承座13支撑安装有主轴20，所述主轴20上安装有用于转向的螺旋槽轴14，所述螺旋槽轴14与转向控制机构9相配合，所述转向控制机构9与连接套10构成滑动配合，所述连接套10通过第一螺母11固定在转向连杆7的一端，所述转动连杆7的另一端通过第二螺母6与前轮叉4的顶端固定相连，所述前轮叉4安装在前轮架8上，所述前轮架8固定安装在小车底盘17上，所述前轮叉4的底端支撑安装有前轮组件。

进一步的，所述主轴20通过第一滚珠轴承支撑安装在轴承座13上。通过上述的第一滚珠轴承保证了主轴20能够正常的转动。

进一步的，所述主轴20的一端固定安装有后主动轮12，所述主轴20的另一端通过第二滚珠轴承19支撑安装有后从动轮18。通过上述的主轴20能够驱动后主动轮12，进而通过后主动轮12带动整个小车底盘17移动。

进一步的，所述轴承座13的顶部之间通过螺钉15固定安装有限位钢丝16。通过上述的限位钢丝16能够用于对转向控制机构9进行限位，进而有效的防止了其发生脱落的危险。

进一步的，所述前轮叉4通过第三滚珠轴承5安装在前轮架8上。通过上述的第三滚珠轴承5的保证了前轮叉4能够正常的转动。

进一步的，所述前轮组件包括前轮轴3，所述前轮轴3安装在前轮叉4上，所述前轮轴3上通过第四滚珠轴承2支撑安装有前轮1。通过上述的前轮组件能够用于对小车底盘17进行转向支撑。

进一步的，所述前轮架8采用Z字型结构，所述前轮架8的底端通过底部螺栓21固定安装在小车底盘17的底端；所述主轴20上安装有用于驱动其转动的齿轮24，所述齿轮24与用于驱动其转动的动力装置相连。通过上述的前轮架8能够用于对前轮1进行支撑。

进一步的，所述螺旋槽轴14上加工有交叉布置的正向螺旋槽22和反向螺旋槽23，所述正向螺旋槽22和反向螺旋槽23两端交叉处封闭并做过渡处理，所述转向控制机构9与正向螺旋槽22和反向螺旋槽23相贴合，并使得转向控制机构9沿着正向螺旋槽22走到端点时，过渡到反向螺旋槽23向相反方向运行。通过上述的正向螺旋槽22和反向螺旋槽23能够用于实现往复转向控制。

进一步的，所述转向控制机构9包括刚性轴901，所述刚性轴901与连接套10构成滑动配合，所述刚性轴901的末端固定有半圆环状弹性钢丝圈902，所述半圆环状弹性钢丝圈902与螺旋槽轴14的正向螺旋槽22和反向螺旋槽23构成滑动导向配合。通过上述的半圆环状弹性钢丝圈902能够实现与螺旋槽之间的配合，进而防止其发生脱落的危险。

实施例2：

螺旋槽式无碳小车转向机构的使用方法，它包括以下步骤：

第一步，根据桩距计算出后主动轮12和后从动轮18的直径，使小车行进一个周期后轮刚好转动两周；固定在主轴20上的螺旋槽轴14同样转动两周，贴合在螺旋槽轴14里的半圆环状弹性钢丝圈902沿着正向螺旋槽22和反向螺旋槽23来回一次，回到起点；

第二步，通过动力装置驱动齿轮24，通过齿轮24驱动主轴20，通过主轴20同步驱动螺旋槽轴14和后主动轮12，通过后主动轮12带动整个小车底盘17移动；

第三步，在小车底盘17移动过程中，通过螺旋槽轴14的正向螺旋槽22和反向螺旋槽23同步驱动转向控制机构9的半圆环状弹性钢丝圈902，而且通过刚性轴901与连接套10实现导向配合，并同步带动转动连杆7转动，进而通过转动连杆7同步驱动前轮叉4转动，再通过前轮叉4驱动前轮1实现转动，最终实现整个小车的往复转向控制；

第四步，当障碍物距离发生变化时，可以调整前轮与后轮的距离，改变振幅，实现不同桩距的转向。