一种重力势能小车

摘要

本发明涉及一种重力势能小车，属于工程技术领域。本发明包括滚轮、顶板、主杆、从动轮、长轴承座、球形轴承、前叉、转向轮、大齿轮、小齿轮、后轴、短轴承座Ⅰ、主动轮、底板、连杆、前轴、主杆底座、短轴承座Ⅱ，配重块下降拉动连线，使后轴转动，带动小齿轮转动，使与小齿轮咬合的大齿轮转动，带动球形轴承在水平方向上按照规律前后运动，通过连杆带动前叉顺时针、逆时针交替运动，实现下车走S行路线的要求，后轴转动也会使主动轮运动，带动小车前进，从动轮由于装有轴承，会使小车转弯时更加灵活。本发明运动副少，效率高，结构原理简单，方便加工，结构设计合理，运行稳定，设有配重块滑轨，避免配重块脱离轨道。

权利要求

1.一种重力势能小车，其特征在于：包括滚轮（1）、顶板（2）、主杆（3）、从动轮（4）、长轴承座（6）、球形轴承（7）、前叉（8）、转向轮（9）、大齿轮（10）、小齿轮（11）、后轴（12）、短轴承座Ⅰ（13）、主动轮（14）、底板（15）、连杆（16）、前轴（21）、主杆底座（22）、短轴承座Ⅱ（37）；

所述顶板（2）上安装有滚轮（1），主杆（3）的一端与顶板（2）连接，主杆（3）的另一端安装在主杆底座（22）上，主杆底座（22）的两边设有孔Ⅳ（24），底板（15）的中间设有方形孔（18），主杆底座（22）插入底板（15）上的方形孔（18），且两边的孔Ⅳ（24）与方形孔（18）两边的孔Ⅰ（17）对其，并用螺丝和螺母固定；长轴承座（6）的两边设有螺丝孔Ⅱ（36），与底板右侧的两个孔Ⅰ（17）对齐，并使用螺丝和螺母固定；短轴承座Ⅰ（13）、短轴承座Ⅱ（37）的两边均设有螺丝孔Ⅰ（33），短轴承座Ⅰ（13）两边的螺丝孔Ⅰ（33）与底板（15）的左侧的孔Ⅰ（17）对齐，短轴承座Ⅱ（37）的两边螺丝孔Ⅰ（33）与底板（15）的中间的孔Ⅰ（17）对齐，并用螺丝和螺母固定；长轴承座（6）上设有轴承孔Ⅱ（35），短轴承座Ⅰ（13）、短轴承座Ⅱ（37）上均设有轴承孔Ⅰ（34），后轴（12）中间部分与小齿轮（11）配合，后轴（12）两边加装轴承然后分别与长轴承座（6）上的轴承孔Ⅱ（35）、短轴承座Ⅰ（13）的轴承孔Ⅰ（34）配合；

所述大齿轮（10）中间设有齿轮孔（28），大齿轮（10）通过齿轮孔（28）与前轴（21）的左端配合，前轴（21）的中间与短轴承座Ⅱ（37）上的轴承孔Ⅰ（34）配合，前轴（21）的右端与长轴承座（6）的轴承孔Ⅱ（35）配合，且大齿轮（10）与小齿轮（11）相互咬合；

所述主动轮（14）通过紧配合与后轴（12）的一端配合，从动轮（4）与轴承配合后再与后轴（12）的另一端配合；大齿轮（10）上设有调节槽（29），球形轴承（7）与大齿轮（10）上的调节槽（29）通过螺丝配合且能上下调节，球形轴承（7）的另一端通过两根连杆（16）配合与前叉（8）上的连杆孔（30）连接；

所述前叉（8）上设有转向轴（31）与底板（15）前面的孔Ⅱ（20）配合且能转动，前叉（8）的下面设有孔Ⅷ（32），转向轮（9）通过轴与前叉（8）上的孔Ⅷ（32）配合。

2.根据权利要求1所述的重力势能小车，其特征在于：所述顶板（2）两边设有孔Ⅴ（25），两个滚轮（1）通过孔Ⅴ（25）轴安装在顶板（2）上，顶板（2）中间设有孔Ⅵ（26），主杆（3）的一端通过顶板（2）上的孔Ⅵ（26）安装在顶板（2）上，主杆底座（22）上设有孔Ⅲ（23），主杆（3）的另一端通过孔Ⅲ（23）安装在主杆底座上（22）。

3.根据权利要求1所述的重力势能小车，其特征在于：所述底板（15）上设有槽（19），用于方便安装大齿轮（10）。

4.根据权利要求1所述的重力势能小车，其特征在于：所述主杆（3）上设有配重垫板

（5），通过使用4根线穿过顶板（1）上的孔Ⅶ（27），将配重垫板（5）和顶板（1）连接起来，形成配重块滑轨。

说明书

一种重力势能小车

技术领域

[0001] 本发明涉及一种重力势能小车，属于工程技术领域。

背景技术

[0002] 近几年越来越多的大学开始重视学生的动手实践能力，开始承办各种比赛来提高学生的动手能力，在学校举办的工程实训比赛中，要求设计并制造一种依靠配重块下降所减少的重力势能转化为动能使小车运动，走S弯或者8字弯，经过观察发现，只有在设计上尽量减少运动副来减少动能损失，在加工中尽量精密，所使用材料尽量轻便，才可以使小车前进更远的路程。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种低成本，高可靠性精度高的高效率重力势能小车，以解决轨迹误差大，调节麻烦等问题。

[0004] 本发明技术方案是：一种重力势能小车，包括滚轮1、顶板2、主杆3、从动轮4、长轴承座6、球形轴承7、前叉8、转向轮9、大齿轮10、小齿轮11、后轴12、短轴承座Ⅰ13、主动轮14、底板15、连杆16、前轴21、主杆底座22、短轴承座Ⅱ37；

[0005] 所述顶板2上安装有滚轮1，主杆3的一端与顶板2连接，主杆3的另一端安装在主杆底座22上，主杆底座22的两边设有孔Ⅳ24，底板15的中间设有方形孔18，主杆底座22插入底板15上的方形孔18，且两边的孔Ⅳ24与方形孔18两边的孔Ⅰ17对其，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6的两边设有螺丝孔Ⅱ36，与底板右侧的两个孔Ⅰ17对齐，并使用螺丝和螺母固定；
短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37的两边均设有螺丝孔Ⅰ33，短轴承座Ⅰ13两边的螺丝孔Ⅰ33与底板15的左侧的孔Ⅰ17对齐，短轴承座Ⅱ37的两边螺丝孔Ⅰ33与底板15的中间的孔Ⅰ17对齐，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6上设有轴承孔Ⅱ35，短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37上均设有轴承孔Ⅰ34，后轴12中间部分与小齿轮11配合，后轴12两边加装轴承然后分别与长轴承座6上的轴承孔Ⅱ35、短轴承座Ⅰ13的轴承孔Ⅰ34配合；

[0006] 所述大齿轮10中间设有齿轮孔28，大齿轮10通过齿轮孔28与前轴21的左端配合，前轴21的中间与短轴承座Ⅱ37上的轴承孔Ⅰ34配合，前轴21的右端与长轴承座6的轴承孔Ⅱ35配合，且大齿轮10与小齿轮11相互咬合；

[0007] 所述主动轮14通过紧配合与后轴12的一端配合，从动轮4与轴承配合后再与后轴12的另一端配合；大齿轮10上设有调节槽29，球形轴承7与大齿轮10上的调节槽29通过螺丝配合且能上下调节，球形轴承7的另一端通过两根连杆16配合与前叉8上的连杆孔30连接；

[0008] 所述前叉8上设有转向轴31与底板15前面的孔Ⅱ20配合且能转动，前叉8的下面设有孔Ⅷ32，转向轮9通过轴与前叉8上的孔Ⅷ32配合。

[0009] 所述顶板2两边设有孔Ⅴ25，两个滚轮1通过孔Ⅴ25轴安装在顶板2上，顶板2中间设有孔Ⅵ26，主杆3的一端通过顶板2上的孔Ⅵ26安装在顶板2上，主杆底座22上设有孔Ⅲ23，主杆3的另一端通过孔Ⅲ23安装在主杆底座上22。

[0010] 所述底板15上设有槽19，用于方便安装大齿轮10。

[0011] 所述主杆3上设有配重垫板5，通过使用4根线穿过顶板1上的孔Ⅶ27，将配重垫板5和顶板1连接起来，形成配重块滑轨，所述短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37结构完全相同。

[0012] 本发明的工作原理是：在运行小车前，使用4根线通过顶板1上的孔Ⅶ27，将配重垫板5和顶板1连接起来，形成简易配重块滑轨，防止配重块在下降时偏离路线。然后使用一根弹性系数很小且较长的线，一端与配重块连接，另一端依次绕过前后两个滚轮1后缠绕在后轴12上，小车运行前，用手向后旋转后轴将线缠绕在后轴上，当配重块上升至接近顶板2后停止。小车运行时，配重块下降拉动连线，使后轴12转动，带动小齿轮11转动，使与小齿轮11咬合的大齿轮10转动，带动球形轴承6在水平方向上按照规律前后运动，通过连杆16带动前叉8顺时针、逆时针交替运动，实现下车走S行路线的要求，后轴12转动也会使主动轮14运动，带动小车前进，从动轮4由于装有轴承，会使小车转弯时更加灵活。由于采用单级齿轮传动，且将运动副数降到最低，使整个车身在运动时的能量消耗降到最低，提高了小车的运动效率。

[0013] 本发明的有益效果是：

[0014] 1、运动副少，效率高；

[0015] 2、结构原理简单，方便加工；

[0016] 3、结构设计合理，运行稳定；

[0017] 4、设有配重块滑轨，避免配重块脱离轨道。

附图说明

[0018] 图1为本发明的主要结构示意图；

[0019] 图2为本发明的大齿轮结构示意图；

[0020] 图3为本发明的底板结构示意图；

[0021] 图4为本发明的主杆底座结构示意图；

[0022] 图5为本发明的顶板结构示意图；

[0023] 图6为本发明的短轴承座Ⅰ结构示意图；

[0024] 图7为本发明的前叉结构示意图；

[0025] 图8为本发明的长轴承座结构示意图；

[0026] 图9为本发明的短轴承座Ⅱ结构示意图。

[0027] 图1-9中各标号：1-滚轮，2-顶板，3-主杆，4-从动轮，5-配重垫板，6-长轴承座，7-球形轴承，8-前叉，9-转向轮，10-大齿轮，11-小齿轮，12-后轴，13-短轴承座Ⅰ，14-主动轮，15-底板，16-连杆，17-孔Ⅰ，18-方形孔，19-槽，20-孔Ⅱ，21-前轴，22-主杆底座，23-孔Ⅲ，
24-孔Ⅳ，25-孔Ⅴ，26-孔Ⅵ，27-孔Ⅶ，28-齿轮孔，29-调节槽，30-连杆孔，31-转向轴，32-孔Ⅷ，33-螺丝孔Ⅰ，34-轴承孔Ⅰ，35-轴承孔Ⅱ，36-螺丝孔Ⅱ，37-短轴承座Ⅱ。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

[0029] 实施例1：如图1-9所示，一种重力势能小车，包括滚轮1、顶板2、主杆3、从动轮4、长轴承座6、球形轴承7、前叉8、转向轮9、大齿轮10、小齿轮11、后轴12、短轴承座Ⅰ13、主动轮14、底板15、连杆16、前轴21、主杆底座22、短轴承座Ⅱ37；

[0030] 所述顶板2上安装有滚轮1，主杆3的一端与顶板2连接，主杆3的另一端安装在主杆底座22上，主杆底座22的两边设有孔Ⅳ24，底板15的中间设有方形孔18，主杆底座22插入底板15上的方形孔18，且两边的孔Ⅳ24与方形孔18两边的孔Ⅰ17对其，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6的两边设有螺丝孔Ⅱ36，与底板右侧的两个孔Ⅰ17对齐，并使用螺丝和螺母固定；
短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37的两边均设有螺丝孔Ⅰ33，短轴承座Ⅰ13两边的螺丝孔Ⅰ33与底板15的左侧的孔Ⅰ17对齐，短轴承座Ⅱ37的两边螺丝孔Ⅰ33与底板15的中间的孔Ⅰ17对齐，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6上设有轴承孔Ⅱ35，短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37上均设有轴承孔Ⅰ34，后轴12中间部分与小齿轮11配合，后轴12两边加装轴承然后分别与长轴承座6上的轴承孔Ⅱ35、短轴承座Ⅰ13的轴承孔Ⅰ34配合；

[0031] 所述大齿轮10中间设有齿轮孔28，大齿轮10通过齿轮孔28与前轴21的左端配合，前轴21的中间与短轴承座Ⅱ37上的轴承孔Ⅰ34配合，前轴21的右端与长轴承座6的轴承孔Ⅱ35配合，且大齿轮10与小齿轮11相互咬合；

[0032] 所述主动轮14通过紧配合与后轴12的一端配合，从动轮4与轴承配合后再与后轴12的另一端配合；大齿轮10上设有调节槽29，球形轴承7与大齿轮10上的调节槽29通过螺丝配合且能上下调节，球形轴承7的另一端通过两根连杆16配合与前叉8上的连杆孔30连接；

[0033] 所述前叉8上设有转向轴31与底板15前面的孔Ⅱ20配合且能转动，前叉8的下面设有孔Ⅷ32，转向轮9通过轴与前叉8上的孔Ⅷ32配合。

[0034] 实施例2：如图1-9所示，一种重力势能小车，包括滚轮1、顶板2、主杆3、从动轮4、长轴承座6、球形轴承7、前叉8、转向轮9、大齿轮10、小齿轮11、后轴12、短轴承座Ⅰ13、主动轮14、底板15、连杆16、前轴21、主杆底座22、短轴承座Ⅱ37；

[0035] 所述顶板2上安装有滚轮1，主杆3的一端与顶板2连接，主杆3的另一端安装在主杆底座22上，主杆底座22的两边设有孔Ⅳ24，底板15的中间设有方形孔18，主杆底座22插入底板15上的方形孔18，且两边的孔Ⅳ24与方形孔18两边的孔Ⅰ17对其，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6的两边设有螺丝孔Ⅱ36，与底板右侧的两个孔Ⅰ17对齐，并使用螺丝和螺母固定；
短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37的两边均设有螺丝孔Ⅰ33，短轴承座Ⅰ13两边的螺丝孔Ⅰ33与底板15的左侧的孔Ⅰ17对齐，短轴承座Ⅱ37的两边螺丝孔Ⅰ33与底板15的中间的孔Ⅰ17对齐，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6上设有轴承孔Ⅱ35，短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37上均设有轴承孔Ⅰ34，后轴12中间部分与小齿轮11配合，后轴12两边加装轴承然后分别与长轴承座6上的轴承孔Ⅱ35、短轴承座Ⅰ13的轴承孔Ⅰ34配合；

[0036] 所述大齿轮10中间设有齿轮孔28，大齿轮10通过齿轮孔28与前轴21的左端配合，前轴21的中间与短轴承座Ⅱ37上的轴承孔Ⅰ34配合，前轴21的右端与长轴承座6的轴承孔Ⅱ35配合，且大齿轮10与小齿轮11相互咬合；

[0037] 所述主动轮14通过紧配合与后轴12的一端配合，从动轮4与轴承配合后再与后轴12的另一端配合；大齿轮10上设有调节槽29，球形轴承7与大齿轮10上的调节槽29通过螺丝配合且能上下调节，球形轴承7的另一端通过两根连杆16配合与前叉8上的连杆孔30连接；

[0038] 所述前叉8上设有转向轴31与底板15前面的孔Ⅱ20配合且能转动，前叉8的下面设有孔Ⅷ32，转向轮9通过轴与前叉8上的孔Ⅷ32配合。

[0039] 所述顶板2两边设有孔Ⅴ25，两个滚轮1通过孔Ⅴ25轴安装在顶板2上，顶板2中间设有孔Ⅵ26，主杆3的一端通过顶板2上的孔Ⅵ26安装在顶板2上，主杆底座22上设有孔Ⅲ23，主杆3的另一端通过孔Ⅲ23安装在主杆底座上22。

[0040] 实施例3：如图1-9所示，一种重力势能小车，包括滚轮1、顶板2、主杆3、从动轮4、长轴承座6、球形轴承7、前叉8、转向轮9、大齿轮10、小齿轮11、后轴12、短轴承座Ⅰ13、主动轮14、底板15、连杆16、前轴21、主杆底座22、短轴承座Ⅱ37；

[0041] 所述顶板2上安装有滚轮1，主杆3的一端与顶板2连接，主杆3的另一端安装在主杆底座22上，主杆底座22的两边设有孔Ⅳ24，底板15的中间设有方形孔18，主杆底座22插入底板15上的方形孔18，且两边的孔Ⅳ24与方形孔18两边的孔Ⅰ17对其，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6的两边设有螺丝孔Ⅱ36，与底板右侧的两个孔Ⅰ17对齐，并使用螺丝和螺母固定；
短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37的两边均设有螺丝孔Ⅰ33，短轴承座Ⅰ13两边的螺丝孔Ⅰ33与底板15的左侧的孔Ⅰ17对齐，短轴承座Ⅱ37的两边螺丝孔Ⅰ33与底板15的中间的孔Ⅰ17对齐，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6上设有轴承孔Ⅱ35，短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37上均设有轴承孔Ⅰ34，后轴12中间部分与小齿轮11配合，后轴12两边加装轴承然后分别与长轴承座6上的轴承孔Ⅱ35、短轴承座Ⅰ13的轴承孔Ⅰ34配合；

[0042] 所述大齿轮10中间设有齿轮孔28，大齿轮10通过齿轮孔28与前轴21的左端配合，前轴21的中间与短轴承座Ⅱ37上的轴承孔Ⅰ34配合，前轴21的右端与长轴承座6的轴承孔Ⅱ35配合，且大齿轮10与小齿轮11相互咬合；

[0043] 所述主动轮14通过紧配合与后轴12的一端配合，从动轮4与轴承配合后再与后轴12的另一端配合；大齿轮10上设有调节槽29，球形轴承7与大齿轮10上的调节槽29通过螺丝配合且能上下调节，球形轴承7的另一端通过两根连杆16配合与前叉8上的连杆孔30连接；

[0044] 所述前叉8上设有转向轴31与底板15前面的孔Ⅱ20配合且能转动，前叉8的下面设有孔Ⅷ32，转向轮9通过轴与前叉8上的孔Ⅷ32配合。

[0045] 所述顶板2两边设有孔Ⅴ25，两个滚轮1通过孔Ⅴ25轴安装在顶板2上，顶板2中间设有孔Ⅵ26，主杆3的一端通过顶板2上的孔Ⅵ26安装在顶板2上，主杆底座22上设有孔Ⅲ23，主杆3的另一端通过孔Ⅲ23安装在主杆底座上22。

[0046] 所述底板15上设有槽19，用于方便安装大齿轮10。

[0047] 实施例4：如图1-9所示，一种重力势能小车，包括滚轮1、顶板2、主杆3、从动轮4、长轴承座6、球形轴承7、前叉8、转向轮9、大齿轮10、小齿轮11、后轴12、短轴承座Ⅰ13、主动轮14、底板15、连杆16、前轴21、主杆底座22、短轴承座Ⅱ37；

[0048] 所述顶板2上安装有滚轮1，主杆3的一端与顶板2连接，主杆3的另一端安装在主杆底座22上，主杆底座22的两边设有孔Ⅳ24，底板15的中间设有方形孔18，主杆底座22插入底板15上的方形孔18，且两边的孔Ⅳ24与方形孔18两边的孔Ⅰ17对其，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6的两边设有螺丝孔Ⅱ36，与底板右侧的两个孔Ⅰ17对齐，并使用螺丝和螺母固定；
短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37的两边均设有螺丝孔Ⅰ33，短轴承座Ⅰ13两边的螺丝孔Ⅰ33与底板15的左侧的孔Ⅰ17对齐，短轴承座Ⅱ37的两边螺丝孔Ⅰ33与底板15的中间的孔Ⅰ17对齐，并用螺丝和螺母固定；长轴承座6上设有轴承孔Ⅱ35，短轴承座Ⅰ13、短轴承座Ⅱ37上均设有轴承孔Ⅰ34，后轴12中间部分与小齿轮11配合，后轴12两边加装轴承然后分别与长轴承座6上的轴承孔Ⅱ35、短轴承座Ⅰ13的轴承孔Ⅰ34配合；

[0049] 所述大齿轮10中间设有齿轮孔28，大齿轮10通过齿轮孔28与前轴21的左端配合，前轴21的中间与短轴承座Ⅱ37上的轴承孔Ⅰ34配合，前轴21的右端与长轴承座6的轴承孔Ⅱ35配合，且大齿轮10与小齿轮11相互咬合；

[0050] 所述主动轮14通过紧配合与后轴12的一端配合，从动轮4与轴承配合后再与后轴12的另一端配合；大齿轮10上设有调节槽29，球形轴承7与大齿轮10上的调节槽29通过螺丝配合且能上下调节，球形轴承7的另一端通过两根连杆16配合与前叉8上的连杆孔30连接；

[0051] 所述前叉8上设有转向轴31与底板15前面的孔Ⅱ20配合且能转动，前叉8的下面设有孔Ⅷ32，转向轮9通过轴与前叉8上的孔Ⅷ32配合。

[0052] 所述顶板2两边设有孔Ⅴ25，两个滚轮1通过孔Ⅴ25轴安装在顶板2上，顶板2中间设有孔Ⅵ26，主杆3的一端通过顶板2上的孔Ⅵ26安装在顶板2上，主杆底座22上设有孔Ⅲ23，主杆3的另一端通过孔Ⅲ23安装在主杆底座上22。

[0053] 所述底板15上设有槽19，用于方便安装大齿轮10。

[0054] 所述主杆3上设有配重垫板5，通过使用4根线穿过顶板1上的孔Ⅶ27，将配重垫板5和顶板1连接起来，形成配重块滑轨。

[0055] 上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。