專利名稱：示教環(huán)保機械智能小車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種學(xué)校課堂授課演示模型，尤其涉及一種示教環(huán)保機械智能小 車。
背景技術(shù)：
在中學(xué)物理課的教學(xué)當(dāng)中，有一種普遍的現(xiàn)象困擾著很多同學(xué)物理課上，每當(dāng)老 師講到有關(guān)能量轉(zhuǎn)換等相對抽象的問題，尤其是重力勢能與動能之間的轉(zhuǎn)換時，同學(xué)們大 多不能很好地理解領(lǐng)悟。這嚴重影響到近些年來千軍萬馬過獨木橋的高考升學(xué)。在大學(xué)的 “機械原理”、“機械設(shè)計”等課堂中，又涉及到諸如齒輪傳動機構(gòu)、曲柄連桿傳動機構(gòu)、鏈傳 動機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)等新的問題，依然有很多同學(xué)模棱兩可。這些問題不僅容易使同學(xué)們產(chǎn) 生厭學(xué)情緒，而且使教師的授課效果、教學(xué)質(zhì)量大大降低，學(xué)生家長也是一籌莫展。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種在課堂上演示重力勢能通 過相關(guān)機械傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)換為動能的示教環(huán)保機械智能小車。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案示教環(huán)保機械智能小車，包 括下部設(shè)有車輪的車架，車架上設(shè)有支撐架，支撐架頂部設(shè)有定滑輪，定滑輪的溝槽內(nèi)設(shè)有 牽引繩，牽引繩的兩端分別連接有重物塊和動能傳動機構(gòu)，動能傳動機構(gòu)的能量輸出端與 車輪傳動連接。所述車輪設(shè)有三個，其中一個車輪設(shè)在車架前端中部，另兩個車輪之間通過一根 輪軸設(shè)在車架后部兩側(cè)，動能傳動機構(gòu)包括設(shè)在車架上的支座，支座上設(shè)有一根與輪軸平 行的齒輪軸，牽引繩的一端纏繞到齒輪軸上，齒輪軸上設(shè)有主動大齒輪，輪軸上設(shè)有與主動 大齒輪嚙合傳動的從動小齒輪。所述齒輪軸上設(shè)有一截錐形軸，牽引繩纏繞到錐形軸上。所述齒輪軸與車架前端的車輪之間設(shè)有曲柄連桿機構(gòu)。所述曲柄連桿機構(gòu)包括與齒輪軸垂直固定連接的曲柄、與曲柄鉸接的連桿、與連 桿鉸接的水平擺桿、與水平擺桿垂直固定連接的轉(zhuǎn)向立桿，所述轉(zhuǎn)向立桿與車架轉(zhuǎn)動連接， 轉(zhuǎn)向立桿下端與車架前端的車輪連接。所述支撐架包括垂直設(shè)在車架上呈三角形布置的三根立柱，重物塊設(shè)在三根立柱 之間，三根立柱上部設(shè)有頂板，頂板上設(shè)有滑輪軸，定滑輪設(shè)在滑輪軸上。采用上述技術(shù)方案，重物塊由支撐架上端向下自由下落，重力通過牽引繩帶動能 傳動機構(gòu)，動能傳動機構(gòu)帶動車輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)重物塊的重力勢能轉(zhuǎn)換為整個小車的動 能；后面兩個車輪為驅(qū)動輪，動能傳動機構(gòu)采用齒輪傳動機構(gòu)，牽引繩纏繞到錐形軸上，錐 形軸的作用是為了增大小車初始啟動時軸的轉(zhuǎn)矩，便于小車的順利啟動，并且隨著小車的 加速，繞繩直徑逐漸減小，轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)的減小，相當(dāng)于間接給小車添加了一個減速系統(tǒng)，更 加有利于小車平穩(wěn)的前進；錐形軸半徑的變小，以及變速齒輪的應(yīng)用，既可以使重物緩慢下落防止與車架劇烈碰撞，又可以提高兩驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù)使小車平穩(wěn)地行駛更遠的距離； 車架前端的車輪為轉(zhuǎn)向輪，曲柄連桿機構(gòu)起到控制轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)彎的作用，齒輪軸轉(zhuǎn)動帶動曲 柄轉(zhuǎn)動；曲柄帶動連桿，在曲柄的驅(qū)動和水平擺桿的限制下，連桿實現(xiàn)水平方向的推拉運 動，水平擺桿帶動轉(zhuǎn)向立桿完成預(yù)定角度的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向，兩個驅(qū)動輪之間 具有差速行駛的功能，可以使小車行走路線呈“近似正弦曲線”形；三根立柱呈三角形形狀 布置，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，且作為重物塊下滑軌道，具有引導(dǎo)其下滑、限制其擺動的功能。本實用新型設(shè)計巧妙、結(jié)構(gòu)簡單，不僅適用于中學(xué)物理課堂演示重力勢能與動能 之間的轉(zhuǎn)換，而且適用于大學(xué)的“機械原理”、“機械設(shè)計”課堂中，理論聯(lián)系實際，啟發(fā)學(xué)生 們理解能量轉(zhuǎn)化的具體應(yīng)用，可以增強學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，并使教師的授課效果、教學(xué)質(zhì)量 大大提高。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1當(dāng)中的P向視圖。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，本實用新型的示教環(huán)保機械智能小車，包括下部設(shè)有三個車輪 的車架1，車架1上設(shè)有支撐架，支撐架包括垂直設(shè)在車架1上呈三角形布置的三根立柱2， 三根立柱2上部設(shè)有頂板3，頂板3上設(shè)有滑輪軸4，滑輪軸4上設(shè)有定滑輪5，定滑輪5的 溝槽內(nèi)設(shè)有牽引繩6，牽引繩6的兩端分別連接有重物塊7和動能傳動機構(gòu)，重物塊7設(shè)在 三根立柱2之間，動能傳動機構(gòu)的能量輸出端與后部兩個車輪傳動連接。其中一個車輪8為轉(zhuǎn)向輪設(shè)在車架1前端中部，另兩個車輪9為驅(qū)動輪并具有差 速行駛的功能，兩車輪9之間通過一根輪軸10設(shè)在車架1后部兩側(cè)，動能傳動機構(gòu)包括設(shè) 在車架1上的支座11，支座11上設(shè)有一根與輪軸10平行的齒輪軸12，齒輪軸12上設(shè)有一 截錐形軸13，牽引繩6纏繞到錐形軸13上，齒輪軸12上設(shè)有主動大齒輪14，輪軸10上設(shè) 有與主動大齒輪14嚙合傳動的從動小齒輪15。齒輪軸12與車架1前端的車輪8之間設(shè)有曲柄連桿機構(gòu)。曲柄連桿機構(gòu)包括與齒 輪軸12垂直固定連接的曲柄16、與曲柄16鉸接的連桿17、與連桿17鉸接的水平擺桿18、 與水平擺桿18垂直固定連接的轉(zhuǎn)向立桿19，轉(zhuǎn)向立桿19與車架1轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)向立桿19 下端設(shè)有位于車架1下部的轉(zhuǎn)向支架20，車架1前端的車輪8設(shè)在轉(zhuǎn)向支架20內(nèi)。本實用新型當(dāng)中涉及軸轉(zhuǎn)動連接的部件，均設(shè)有軸承，這樣有效的減小轉(zhuǎn)動部分 的摩擦力。主動大齒輪14和從動小齒輪15之間傳動比的選擇要合適(選擇合適的傳動比 才能滿足小車順利前進并且能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定轉(zhuǎn)向的目的)。曲柄連桿機構(gòu)中各桿的桿長都設(shè) 計成可調(diào)的，目的是為了方便認識和觀察機構(gòu)有急回以及存在“死點”的一些情況；并且此 四桿機構(gòu)為空間四桿機構(gòu)。本實用新型由重物塊7的重力勢能向整個小車的動能轉(zhuǎn)換過程為重物塊7做下 落運動時拉動牽引繩6，牽引繩6通過定滑輪5帶動錐形軸13轉(zhuǎn)動，與錐形軸13同軸的齒 輪軸12也隨之轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)主動大齒輪14的轉(zhuǎn)動。主動大齒輪14帶動從動小齒輪15 的轉(zhuǎn)動，與從動小齒輪15同軸的輪軸10轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)兩車輪9的轉(zhuǎn)動。小車的轉(zhuǎn)向主要是通過曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn)的，隨著齒輪軸12的轉(zhuǎn)動，曲柄16做圓周運動，曲柄16帶動連桿17 實現(xiàn)鉛垂面內(nèi)的推拉運動，連桿17帶動水平擺桿18能繞轉(zhuǎn)向立桿19在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn) 向立桿19也同時轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向立桿19的下端的車輪8也隨之?dāng)[動實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的。 當(dāng)然，本實用新型當(dāng)中的動能傳動機構(gòu)也可以采用帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)；曲柄 連桿機構(gòu)也可以采用其他機構(gòu)如凸輪機構(gòu)、錐齒輪機構(gòu)等，實現(xiàn)車輪8的轉(zhuǎn)向功能即可。 上述變換也在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.示教環(huán)保機械智能小車，其特征在于包括下部設(shè)有車輪的車架，車架上設(shè)有支撐 架，支撐架頂部設(shè)有定滑輪，定滑輪的溝槽內(nèi)設(shè)有牽引繩，牽引繩的兩端分別連接有重物塊 和動能傳動機構(gòu)，動能傳動機構(gòu)的能量輸出端與車輪傳動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的示教環(huán)保機械智能小車，其特征在于所述車輪設(shè)有三個，其 中一個車輪設(shè)在車架前端中部，另兩個車輪之間通過一根輪軸設(shè)在車架后部兩側(cè)，動能傳 動機構(gòu)包括設(shè)在車架上的支座，支座上設(shè)有一根與輪軸平行的齒輪軸，牽引繩的一端纏繞 到齒輪軸上，齒輪軸上設(shè)有主動大齒輪，輪軸上設(shè)有與主動大齒輪嚙合傳動的從動小齒輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的示教環(huán)保機械智能小車，其特征在于所述齒輪軸上設(shè)有一 截錐形軸，牽引繩纏繞到錐形軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的示教環(huán)保機械智能小車，其特征在于所述齒輪軸與車 架前端的車輪之間設(shè)有曲柄連桿機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的示教環(huán)保機械智能小車，其特征在于所述曲柄連桿機構(gòu)包 括與齒輪軸垂直固定連接的曲柄、與曲柄鉸接的連桿、與連桿鉸接的水平擺桿、與水平擺桿 垂直固定連接的轉(zhuǎn)向立桿，所述轉(zhuǎn)向立桿與車架轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)向立桿下端與車架前端的車 輪連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的示教環(huán)保機械智能小車，其特征在于所述支撐架 包括垂直設(shè)在車架上呈三角形布置的三根立柱，重物塊設(shè)在三根立柱之間，三根立柱上部 設(shè)有頂板，頂板上設(shè)有滑輪軸，定滑輪設(shè)在滑輪軸上。
專利摘要本實用新型公開了一種示教環(huán)保機械智能小車，包括下部設(shè)有車輪的車架，車架上設(shè)有支撐架，支撐架頂部設(shè)有定滑輪，定滑輪的溝槽內(nèi)設(shè)有牽引繩，牽引繩的兩端分別連接有重物塊和動能傳動機構(gòu)，動能傳動機構(gòu)的能量輸出端與車輪傳動連接。本實用新型設(shè)計巧妙、結(jié)構(gòu)簡單，不僅適用于中學(xué)物理課堂演示重力勢能與動能之間的轉(zhuǎn)換，而且適用于大學(xué)的“機械原理”、“機械設(shè)計”課堂中，理論聯(lián)系實際，啟發(fā)學(xué)生們理解能量轉(zhuǎn)化的具體應(yīng)用，可以增強學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，并使教師的授課效果、教學(xué)質(zhì)量大大提高。
文檔編號G09B23/10GK201927243SQ201120009940
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者尚慧慧, 張振亞, 李 根, 趙浩偉 申請人:李 根