[发明专利]一种基于重力势能的S型行走越障示教小车及操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械专业教学，特别是一种基于重力势能的S型行走越障示教小车及操作方法。

背景技术

目前，全国高校机械类示教仪器大都采用机械展示柜，所演示的机构为单个机械传动构件，形式单一。其最大的缺点是结构较为简单，各构件相对独立，系统性不强，无法较好地激发学生的学习兴趣及创新能力。本示教小车基于重力势能设计，具有较大的开放性，学生可以从机构学、力传递特性、运动学、汽车动力学等多方面自主实践探究，提高学生独立思考的能力与创造力。本示教小车不仅将机械类学生所学理论知识与现实问题紧密相联，使学生能直观地学习并深入了解机构传动的特性，同时提高学生自主创新实验的能力，对机械类学生创造力的培养具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于重力势能的S型行走越障示教小车，此示教小车能够将重力势能转化为动能，小车在前进的过程中能够绕过间隔相等且呈直线排列的障碍物，障碍物为直径约10mm左右的圆柱桩，在相邻圆桩之间距离调整以后，该小车通过调整依然可以进行S型行走绕桩，跨越障碍物。

为了实现上述的技术特征，本发明所采用的技术特征是：一种基于重力势能的S型行走越障示教小车，它包括行走装置、滑块导轨装置和滑轮组，所述行走装置包括底盘，底盘尾部底面安装有驱动轴，驱动轴的两侧安装有驱动车轮，所述驱动轴上安装有储能飞轮和蜗杆，蜗杆与安装在底盘底部的蜗轮构成蜗轮蜗杆传动；曲柄转动中心与蜗轮转动中心同心，蜗轮与曲柄固连，曲柄末端与滑块上的销轴铰接，滑块导槽与摆杆构成面接触滑动连接，所述曲柄、滑块和摆杆组合构成了一个曲柄摆杆机构；所述摆杆末端与转向轴固连，所述转向轴与转向轴套筒配合，转向轴套筒固定安装在底盘的头部；所述转向轴的底端安装有转向轮。

所述滑块导轨装置包括三角底座，三角底座固定安装在底盘的上表面，三角底座上固定安装有多根圆柱导轨，圆柱导轨的顶部固定安装有顶置三角座，三角滑块上对应的通孔与圆柱导轨配合；所述三角滑块的上表面固定安装有滑轮底座，滑轮底座与三角滑块通过螺钉连接，重块被悬挂于三角滑块下方或置于三角滑块上方。

所述滑轮组由动滑轮和定滑轮组成，所述动滑轮包括一号动滑轮和二号动滑轮；所述定滑轮包括一号定滑轮和二号定滑轮；一号动滑轮和二号动滑轮设于滑轮底座；一号定滑轮固定安装在顶置三角座的侧面，二号定滑轮固定安装在底盘的上表面；牵引绳依次连接一号动滑轮、二号动滑轮、一号定滑轮和二号定滑轮，最后连接至储能飞轮，牵引绳始端连接在固定销钉，末端绕接于储能飞轮；所述固定销钉固定安装在顶置三角座的侧面。

所述转向轴套筒内设有滚针轴承，滚针轴承同时与转向轴相配合构成轴承转动连接。

所述驱动轴两端设有单向轴承，驱动轴与单向轴承内圈通过花键连接，驱动车轮通过花键与单向轴承外圈配合。

所述曲柄上设有多个销轴孔，滑块上的销轴通过与不同销轴孔配合，能够调节曲柄的长度。

所述圆柱导轨与三角滑块配合处还设有毛毡圈，毛毡圈上涂有润滑油。

所述三角滑块通孔处设置预紧螺钉，通过调节预紧螺钉的预紧力，压迫毛毡圈使得三角滑块与圆柱导轨的摩擦力改变，进而保证重块能够沿着导轨平稳下滑。

基于重力势能的S型行走越障示教小车操作方法，它包括以下步骤：

1）根据示教试验的要求，在试样场地的地面上设置障碍物，障碍物为呈直线排列的圆柱桩，相邻圆柱桩之间距离相等，相邻圆柱桩距离越长，小车最大转向角就越小，反之最大转向角就越大；

2）将牵引绳的一端固定连接在固定销钉上，然后将牵引绳依次穿过一号动滑轮、二号动滑轮、一号定滑轮和二号定滑轮，最后连接至储能飞轮；

3）将重块悬挂在三角滑块的底面或者放置在三角滑块的顶部，在重力作用下重块在随动滑轮平稳下降的过程中，带动滑轮上的牵引绳，进而驱动储能飞轮转动，储能飞轮进一步带动蜗杆转动，蜗杆转动进而带动蜗轮转动，蜗轮转动将带动与之相连的曲柄，进而将蜗轮的转动传递到曲柄、滑块和摆杆构成的曲柄摆杆机构；

4）曲柄摆杆机构将动能传递给前轮，进而控制转向轮的转向，储能飞轮带动驱动轴转动，驱动轴带动驱动车轮，驱动车轮带动整个小车行走；