本发明提供一种双“8”字轨迹无碳小车，具体涉及一种双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构。
背景技术：
无碳小车是以焦耳重力势能为唯一能量的、具有连续避障功能的三轮小车，实现了真正意义上的无碳。双“8”字轨迹无碳小车即无碳小车以“双8”字轨迹交替绕过中线上3个障碍桩，两端桩距离中心桩350±50mm，小车运动轨迹及障碍桩的位置如图1所示，要求给定重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能(下降高度400mm)转换为机械能，并可用来驱动小车绕桩行走、转向的机械装置。
现有的小车大部分采用曲柄摇杆、涡轮蜗杆和齿轮等作为小车驱动转向机构或主要零部件，其中曲柄摇杆具有急回特性，小车行驶速度不均匀，从而会导致轨迹不均匀，而齿轮和涡轮蜗杆成本较高，性价比低。此外，由于小车不存在反馈环节，其行走轨迹固定，难以根据障碍物的间距变化快速精准的调整小车行走轨迹。还有部分微调设计笨重低效，不仅增加了小车的本身质量以及运动过程中的能量损耗，还会影响小车精度。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构，以克服现有技术中的小车变距困难、稳定性差以及转向微调机构笨重低效的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构，包括小齿轮、大齿轮、转向轴、转向架、固定螺母、弹簧、调节螺栓、导向轮、转向滑块、凸轮、法兰、顶丝、驱动轴；
所述小齿轮固定安装在驱动轴上，大齿轮固定安装在转向轴一端，通过齿轮啮合实现两轴间的动力传递；
所述凸轮通过螺栓紧固件固定在法兰上，法兰通过顶丝固定安装于转向轴另一端；所述法兰的小径端面作为基准面；
所述转向架上部为凹槽，所述凹槽的开口朝向基准面；所述凹槽包含相对设置的第一侧壁和第二侧壁；所述转向架下部为轮架；所述导向轮旋装在转向架的轮架处；
所述转向滑块和弹簧从第二侧壁向第一侧壁依次放入转向架的凹槽内；所述转向滑块可在凹槽内滑动；所述调节螺栓从第二侧壁上通孔穿过，与转向滑块通过螺纹配合联结；所述调节螺栓继续穿过弹簧和第一侧壁上通孔，与第一侧壁外的固定螺母螺纹配合，实现调节螺栓的轴向定位；
所述转向轴有刻度，量程为4mm，精度为0.5mm；
若需要以300mm障碍物间距行进，拧松顶丝，凸轮同法兰一起沿转向轴的轴向内侧移动，直至基准面与刻度上零刻度线对齐，拧紧顶丝，可将小车的轨迹调整至300mm间距的避障轨迹；
若需要以400mm障碍物间距行进，拧松顶丝，凸轮同法兰一起沿转向轴的轴向外侧移动，直至基准面与刻度上4mm刻度线对齐，拧紧顶丝，可将小车的轨迹调整至400mm间距的避障轨迹。
优选的，所述弹簧始终处于压缩状态，保证转向滑块靠近第二侧壁，且转向滑块与调节螺栓外螺纹紧密接触，消除螺纹配合的间隙对精度的影响；
结合小车的实际行进偏移情况以及小车变距后的首次行进偏移情况，当小车的整体轨迹呈顺时针旋转偏移，顺时针旋转调节螺栓，将转向滑块向第二侧壁移动，便可实现对误差轨迹的微调；
当小车的整体轨迹呈逆时针旋转偏移，逆时针旋转调节螺栓，将转向滑块向第一侧壁移动，便可实现对误差轨迹的微调。
优选的，所述凸轮外端面与转向架中心线的距离为b；
所述凸轮和转向滑块的接触点位移为s；过转向架中心线做平面与凸轮外端面垂直，位于平面内的接触点为s的零点；远离凸轮基圆的方向，s为正值；反之，s为负值；
由所述调节螺栓旋转引起的转向滑块将在凹槽内产生滑动，设转向滑块的滑动位移为k，其中以沿着调节螺栓轴线方向由面向第一侧壁4a的转向滑块端面指向转向架中心线方向为正；设转向滑块端面在转向架中心线所在的端面时，k为零；
设所述导向轮偏转角度为
所述导向轮偏转角度
小车行进时，所述凸轮通过推动转向滑块实现导向轮的摆动，并通过皮筋拉力或扭簧扭力保证转向滑块始终与凸轮接触，进而控制转向。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、结构工艺性好，功能零件易加工，性价比高；
2、小车采用齿轮传动，结合以转向滑块为摆动从动件的凸轮机构控制小车的转动方向，传动平稳，效率高；
3、将凸轮同法兰一起沿转向轴上的刻度轴向移动，可将小车的轨迹调整至300mm-400mm间距的避障轨迹，变距简便快捷；
4、通过旋转调节螺栓引的转向滑块在转向架凹槽内产生滑动，可对小车偏移轨迹进行校准，微调高效精准。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构把所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步详细的说明。
附图说明
图1为双“8”字轨迹无碳小车的运动轨迹及障碍桩的位置示意图；
图2为本发明双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构的立体结构示意图；
图3为本发明双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构的分解立体示意图；
图4为图3中刻度3a的局部放大图；
图5为本发明双“8”字轨迹无碳小车避障300mm间距障碍桩的轨迹示意图；
图6为本发明双“8”字轨迹无碳小车避障400mm间距障碍桩的轨迹示意图；
图7为本发明双“8”字轨迹无碳小车避障正常轨迹示意图；
图8为本发明双“8”字轨迹无碳小车整体轨迹呈顺时针旋转偏移示意图；
图9为本发明双“8”字轨迹无碳小车整体轨迹呈逆时针旋转偏移示意图；
图10为导向轮8偏转角度
图中：
1-小齿轮；2-大齿轮；3-转向轴；3a-刻度；4-转向架；4a-第一侧壁；4b-第二侧壁；4c-轮架；4d-转向架中心线；5-固定螺母；6-弹簧；7-调节螺栓；8-导向轮；9-转向滑块；9a-面向第一侧壁的转向滑块端面；10-凸轮；11-法兰；11a-基准面；12-顶丝；13-驱动轴。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图2-图4所示，一种双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构，包括小齿轮1、大齿轮2、转向轴3、转向架4、固定螺母5、弹簧6、调节螺栓7、导向轮8、转向滑块9、凸轮10、法兰11、顶丝12、驱动轴13；
所述小齿轮1固定安装在驱动轴13上，大齿轮2固定安装在转向轴3一端，通过齿轮啮合实现两轴间的动力传递；
所述凸轮10通过螺栓紧固件固定在法兰11上，法兰11通过顶丝12固定安装于转向轴3另一端；所述法兰11的小径端面作为基准面11a；
所述转向架4上部为凹槽，所述凹槽的开口朝向基准面11a；所述凹槽包含相对设置的第一侧壁4a和第二侧壁4b；所述转向架4下部为轮架4c；所述导向轮8旋装在转向架4的轮架4c处；
所述转向滑块9和弹簧6从第二侧壁4b向第一侧壁4a依次放入转向架4的凹槽内；所述转向滑块9可在凹槽内滑动；所述调节螺栓7从第二侧壁4b上通孔穿过，与转向滑块9通过螺纹配合联结；所述调节螺栓7继续穿过弹簧6和第一侧壁4a上通孔，与第一侧壁4a外的固定螺母5螺纹配合，实现调节螺栓7的轴向定位；
所述转向轴3有刻度3a，量程为4mm，精度为0.5mm；
若需要以300mm障碍物间距行进，拧松顶丝12，凸轮10同法兰11一起沿转向轴3的轴向内侧移动，直至基准面11a与刻度3a上零刻度线对齐，拧紧顶丝12，可将小车的轨迹调整至300mm间距的避障轨迹，如图5所示。
若需要以400mm障碍物间距行进，拧松顶丝12，凸轮10同法兰11一起沿转向轴3的轴向外侧移动，直至基准面11a与刻度3a上4mm刻度线对齐，拧紧顶丝12，可将小车的轨迹调整至400mm间距的避障轨迹，如图6所示。
所述弹簧6始终处于压缩状态，保证转向滑块9靠近第二侧壁4b，且转向滑块9与调节螺栓7外螺纹紧密接触，消除螺纹配合的间隙对精度的影响；
图7为小车的避障正常轨迹。结合小车的实际行进偏移情况以及小车变距后的首次行进偏移情况，当小车的整体轨迹呈顺时针旋转偏移，如图8所示，顺时针旋转调节螺栓7，将转向滑块9向第二侧壁4b移动，便可实现对误差轨迹的微调；
当小车的整体轨迹呈逆时针旋转偏移，如图9所示，逆时针旋转调节螺栓7，将转向滑块9向第一侧壁4a移动，便可实现对误差轨迹的微调。
如图10所示，所述凸轮10外端面与转向架中心线4d的距离为b；
所述凸轮10和转向滑块9的接触点位移为s；过转向架中心线4d做平面与凸轮10外端面垂直，位于平面内的接触点为s的零点；远离凸轮10基圆的方向，s为正值；反之，s为负值；
由所述调节螺栓7旋转引起的转向滑块9将在凹槽内产生滑动，设转向滑块9的滑动位移为k，其中以沿着调节螺栓7轴线方向由面向第一侧壁4a的转向滑块端面9a指向转向架中心线4d方向为正；设转向滑块端面9a在转向架中心线4d所在的端面时，k为零；
设所述导向轮8偏转角度为
所述导向轮8偏转角度
小车行进时，所述凸轮10通过推动转向滑块9实现导向轮8的摆动，并通过皮筋拉力或扭簧扭力保证转向滑块9始终与凸轮10接触，进而控制转向。
以上具体实施案例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述具体实施方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，如对转向架的凹槽进行变更，或者凹槽、调节螺栓、凸轮形状发生变更，然而这些修改或替换，并不使相应的技术方案脱离本发明的技术范围。
1.一种双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构，其特征在于：包括小齿轮(1)、大齿轮(2)、转向轴(3)、转向架(4)、固定螺母(5)、弹簧(6)、调节螺栓(7)、导向轮(8)、转向滑块(9)、凸轮(10)、法兰(11)、顶丝(12)、驱动轴(13)；
所述小齿轮(1)固定安装在驱动轴(13)上，大齿轮(2)固定安装在转向轴(3)一端，通过齿轮啮合实现两轴间的动力传递；
所述凸轮(10)通过螺栓紧固件固定在法兰(11)上，法兰(11)通过顶丝(12)固定安装于转向轴(3)另一端；所述法兰(11)的小径端面作为基准面(11a)；
所述转向架(4)上部为凹槽，所述凹槽的开口朝向基准面(11a)；所述凹槽包含相对设置的第一侧壁(4a)和第二侧壁(4b)；所述转向架(4)下部为轮架(4c)；所述导向轮(8)旋装在转向架(4)的轮架(4c)处；
所述转向滑块(9)和弹簧(6)从第二侧壁(4b)向第一侧壁(4a)依次放入转向架(4)的凹槽内；所述转向滑块(9)可在凹槽内滑动；所述调节螺栓(7)从第二侧壁(4b)上通孔穿过，与转向滑块(9)通过螺纹配合联结；所述调节螺栓(7)继续穿过弹簧(6)和第一侧壁(4a)上通孔，与第一侧壁(4a)外的固定螺母(5)螺纹配合，实现调节螺栓(7)的轴向定位；
所述转向轴(3)有刻度(3a)，量程为4mm，精度为0.5mm；
若需要以300mm障碍物间距行进，拧松顶丝(12)，凸轮(10)同法兰(11)一起沿转向轴(3)的轴向内侧移动，直至基准面(11a)与刻度(3a)上零刻度线对齐，拧紧顶丝(12)，可将小车的轨迹调整至300mm间距的避障轨迹；
若需要以400mm障碍物间距行进，拧松顶丝(12)，凸轮(10)同法兰(11)一起沿转向轴(3)的轴向外侧移动，直至基准面(11a)与刻度(3a)上4mm刻度线对齐，拧紧顶丝(12)，可将小车的轨迹调整至400mm间距的避障轨迹。
2.根据权利要求1所述的一种双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构，其特征在于：所述弹簧(6)始终处于压缩状态，保证转向滑块(9)靠近第二侧壁(4b)，且转向滑块(9)与调节螺栓(7)外螺纹紧密接触，消除螺纹配合的间隙对精度的影响；
结合小车的实际行进偏移情况以及小车变距后的首次行进偏移情况，当小车的整体轨迹呈顺时针旋转偏移，顺时针旋转调节螺栓(7)，将转向滑块(9)向第二侧壁(4b)移动，便可实现对误差轨迹的微调；
当小车的整体轨迹呈逆时针旋转偏移，逆时针旋转调节螺栓(7)，将转向滑块(9)向第一侧壁(4a)移动，便可实现对误差轨迹的微调。
3.根据权利要求1所述的一种双“8”字轨迹无碳小车的转向微调及调距机构，其特征在于：
设所述凸轮(10)外端面与转向架中心线(4d)的距离为b；
设所述凸轮(10)和转向滑块(9)的接触点位移为s；过转向架中心线(4d)做平面与凸轮(10)外端面垂直，位于平面内的接触点为s的零点；远离凸轮(10)基圆的方向，s为正值；反之，s为负值；
由所述调节螺栓(7)旋转引起的转向滑块(9)将在凹槽内产生滑动，设转向滑块(9)的滑动位移为k，其中以沿着调节螺栓(7)轴线方向由面向第一侧壁(4a)的转向滑块端面(9a)指向转向架中心线(4d)方向为正；设转向滑块端面(9a)在转向架中心线(4d)所在的端面时，k为零；
设所述导向轮(8)偏转角度为
所述导向轮(8)偏转角度
