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第13章 单级橡筋动力车辆模型

单级橡筋动力车辆模型是只用一股橡筋束做动力的车辆模型,本节介绍两种常见的单级橡筋动力车辆模型。

一、轮轴式传动橡筋动力车辆

模型

单级轮轴式传动橡筋动力车辆模型的动力传递滚轮通过一根尼龙牵引线同前车轴连接起来传递动力。这种传动机构中的传动滚轮和车轴不直接接触,是一种“松”啮合。

这种动力传递机构比摩擦轮传动、皮带传动和齿轮传动更简单,是一种容易制作,容易调整,特别适合初学者制作的车辆模型。

1.结构原理

这辆车辆模型如图3-3-1所示,它由前轮、前桥、后轮、后桥、传动机构、底盘等组成。前轮是驱动轮,后轮是被动轮。前桥由前轴支架和前轮轴组成,它的作用是联结前轮和底盘。后桥由后轴支架和后轮轴组成,它的作用是联结后轮和底盘。底盘把车辆模型各个部件连成一体。

图3-3-1单级轮轴式传动机构橡筋动力车辆模型实体图

传动机构由动力传递滚轮、前轮轴、尼龙线、橡筋束、手摇柄、前后橡筋束支架等组成。尼龙线的一端固定在前车轴上,另一端固定在动力传递滚轮上,在行车之前把尼龙线缠绕在前车轴上。用手转动手摇柄,使橡筋旋紧,橡筋的扭力就会使动力传递滚轮旋转,尼龙线逐渐缠绕到动力传递滚轮上,如图3-3-2所示。这样就能牵引前车轴旋转,使车辆模型向前行驶。图3-3-2轮轴式传动机构动力传递示意图

2.零部件的选用和制作

图3-3-3所示是部分零部件的材料和尺寸。

图3-3-3部分零部件的材料和尺寸

(1)前后轮的选用

共4个,采用直径44毫米、厚度10毫米的玩具车轮,也可以用木板自制。

(2)前后桥的制作

前后轴支架4块,可以用铝板制作。前后轴共两根,采用直径3毫米、长80毫米的钢丝制作。在车轴的两边各焊上一片定位垫片。焊接之前,要刮去垫片和车轴焊接处的氧化层,然后用氯化锌焊剂从垫片的外侧焊接。先把一边的垫片焊牢,然后套入支架,再焊上另一边的垫片,如图3-3-4所示。

(3)橡筋固定支架的制作

包括滚轮支架和前后橡筋束支架,共3块,用厚5毫米的木板制作。它们的下部制成凸榫,用来安在底盘上;上部去掉两个角,用来黏接加强条。

(4)底盘的制作

用5毫米厚的环氧板制作,按图3-3-3所示,开三个槽口。

(5)动力传递滚轮的制作

可以用圆木棒或者圆塑料棍制作,也可以用牛皮纸制作。用牛皮纸制作的方法是这样的:找一根直径1.5~2毫米的钢丝做滚轮轴,把一张宽35毫米、长600毫米的牛皮纸黏卷在钢线上,成为直径约10毫米的纸质滚轮,如图3-3-5所示。等胶水干涸后,在滚轮的一端钉上大头针,作为固定尼龙线的固定栓。

(6)手摇柄的制作

可以用直径2.5毫米的钢丝弯成。手摇柄轴的一端,套入外侧垫片,并在合适的位置上把外侧垫片焊牢在轴上。再穿过后橡筋束支架轴孔,套入内侧垫片,并且把内侧垫片焊牢。然后把手摇柄轴长出的部分弯成环形钩,用来挂橡筋束。另一端安上木柄,如图3-3-6所示。这样摇动手柄就可以旋绕橡筋束了。

图3-3-6橡筋旋绕手摇柄

另外,还要做一个止动销,并且在后橡筋束支架上钻一个止动销孔。橡筋束上紧后,把止动销插入止动销孔中,就能阻止手摇柄倒转。

3.整体组装

(1)车轮的安装

车轮和车轴要紧固连接。如果车轮轴孔径略小于车轴直径,可以在车轴两端涂些环氧树脂胶水,直接把车轴打入车轮轴孔中。如果车轮轴孔径同车轴直径差不多,可以用锤子敲偏车轴两头,涂些环氧树脂胶水,然后把车轴打入车轮轴孔中。

(2)前后桥的安装

在底盘上适当位置钻8个孔,为了便于调整行驶方向,孔可以钻得稍大一些。然后用8对直径2毫米的螺丝螺母把前后轴支架固定在底盘上。

(3)橡筋束支架的安装

把滚轮支架和前后橡筋束支架的底部凸榫涂上白胶水,依次压入底盘的矩形槽中。然后在前后橡筋束支架之间黏结加强条,承受橡筋束的纵向拉力。

(4)传动机构的安装

滚轮安装在前橡筋束固定支架和滚轮支架之间。安装的时候,滚轮轴前端穿过滚轮支架,并在它上面套入活动垫片、滚珠、固定垫片,用焊锡把固定垫片和滚轮轴前端头焊牢。滚轮轴的后端,先穿过活动垫片、滚珠、活动垫片,再穿过前橡筋固定支架的轴孔,然后把滚轮轴后端弯成环形钩,用来安装橡筋束,如图3-3-7。

图3-3-7动力传递滚动的安装

尼龙线的一头扎紧在前车轴上,并用环氧树脂胶水黏牢。等胶水干固后转动前轮使尼龙线缠绕在前车轴上。尼龙线在另一头扎在滚轮的固定栓上。

4.试车和调整

试车要在较大的场地上进行,并且要事前清除场地上的障碍物,以免撞坏车辆模型。最好两个人配合,一个人捏住动力传递滚轮,如果前轮和前轴紧固得比较好,也可以捏住前轮;另一个人左手握住后橡筋束支架,右手顺时针摇动手摇柄。为了保护橡筋束,当橡筋束上紧到最大可绕转数n值的50%左右就插上止动销。然后把车辆模型平放在地上,四个车轮要同地面接触好,对准前进方向后松开手,车辆模型就会向前行驶。

如果车辆模型向后倒退,那就是尼龙线在前轴上的缠绕方向反了,只要改变缠绕方向就可以了。如果车辆模型走不直,调整一下前后轴支架就可以解决。如果调整不过来,可以扩大固定支架的孔径,直到纠正过来为止。如果左右两边的轮子直径不等也走不直,这就需要换轮子。

5.换微型轴承

为了增加车辆模型的行驶距离,可以在滚轮支架和前橡筋束支架的轴孔中嵌装微型轴承。轴孔径最好比轴承外径稍小一些。为了嵌装更牢固,在嵌装之前要在轴承外面涂一点502胶水,但要注意502胶水不要滴在轴承的钢珠之间。

6.比赛

橡筋动力车辆模型一般只进行竞距比赛,比赛场地如图3-3-8所示。比赛规则可以根据具体情况制定,下面列出适合图3-3-1车辆模型的比赛规则,供参考。

①参加竞赛的橡筋动力车辆模型,车身长度不得超过260毫米。

②橡筋重量不得超过2克。

③参加竞赛的橡筋束,赛前必须到裁判组过秤封存,竞赛者进入场地后在裁判员的监督下才能启封使用。

④竞赛者进入比赛场地后有三分钟准备时间,超过三分钟不能按令起跑,这一轮的比赛不记成绩。

图3-3-8车辆模型竞距比赛场地

⑤在发令之前,车头应停在起跑线的后面,如果放在起跑线的前面算犯规。两次犯规,这一轮的成绩无效。

⑥赛车跑出规定的区域,不记成绩。

⑦赛车的行驶距离是从赛车到达的最远端到起跑线之间的距离。

二、齿轮传动橡筋动力车辆模型

单级齿轮传动橡筋动力车辆模型是用盆齿轮和后轴齿轮组成加速传动机构,使橡筋的弹性势能缓慢释放,驱动车辆行驶较长的距离。

为了提高机械效率,在盆齿轴上安装了微型轴承。这种车辆模型采用管状车身,车型简洁别致,橡筋束又能得到保护,不易黏上砂粒和污物。在前桥上开有腰形槽,很容易调整行车方向。这种车辆模型结构简单、运转灵活、调整方便,是一种比较容易普及的车型。

1.结构原理

齿轮传动像筋动力车辆模型的结构如图3-3-9所示,它由前轮、前桥、后轮、后桥、传动机构、车身、底盘等组成。

前轮是被动轮,后轮是驱动轮。前桥由前轴支架和前轮轴组成,它用来连接前轮和车身,还用来调整行驶方向。后桥由后轴支架和后轮轴组成,它用来连接后轮和底盘。底盘把车身、后轴支架、传动机构连接起来。车身又把底盘和前桥连接起来。车头是橡筋束旋绕装置。

传动机构由盆齿轴、轴承座、盆齿轮、轴齿轮、橡筋束等组成。橡筋束上紧后带动盆齿轮旋转,通过盆齿轮和轴齿轮的啮合变换方向,驱动车辆模型向前行驶。

2.零部件的选用和制作

(1)前后轮的选用

前轮采用直径40毫米、厚度12毫米的玩具车轮。后轮采用直径73毫米、厚度18毫米的玩具车轮。但是有一个原则,后轮的宽度要大于前轮的宽度,这是因为宽度较窄的后轮容易出现打滑的现象。

(2)车身的制作

采用直径25毫米、长350毫米的塑料管制作。在车身头的正下方,离端面5毫米和25毫米处各钻一个2毫米的小孔,用来固定前桥和车身。在车身头上方端面处,用锉刀锉一条宽3毫米、长4~5毫米的定位槽口,用来插入橡筋固定插销。在车身尾的正下方,离端面5毫米和30毫米处各钻一个2毫米的小孔,用来固定底盘和车身。车头可以用塑料棒车削制成。

(3)前后桥的制作

前轴支架用铝板制作,按图3-3-10所示的虚线弯成形。然后把前轴、前轮,包括支架铜套、套管等装好。后轴支架用塑料板制作,按图3-3-10所示打好轴孔。轴齿轮和后轴要紧固连接,可以在轴齿轮和后轴上钻一个直径1毫米的小孔,先在小孔中滴入一滴502胶水,再插入一根直径1毫米的钢丝小销子。在后轴的两端依次套入后轴支架、支架铜套、套管,就可以安装后轮。后轴和后轮要紧固连接,连接的方法可参考上一节。

图3-3-10部分零部件的材料和尺寸

(4)传动机构的制作

盆齿轮采用模数0.5、齿数36的玩具盆齿轮,轴齿轮采用模数0.5、齿数16的玩具轴齿轮。盆齿座用黄铜制作。首先把盆齿轮和盆齿座铆接牢固。铆接的方法如图3-3-11所示,把盆齿座平放在铁砧上,盆齿轮轴孔套入盆齿座凸缘上,用冲子把凸缘冲开。注意盆齿轮面要同盆齿座轴线垂直。

图3-3-11盆齿轮和盆齿座的铆接

盆齿轴采用直径3毫米、长29毫米的销子钢或者钢丝制作。在盆齿轴的一端钻一个直径1.5毫米的小孔,穿入钢丝环,用来固定橡筋束。盆齿轴的另一头穿过轴承,再打进盆齿座。盆齿轴和盆齿座要紧固连接。

3.整体组装

(1)前后桥的安装

用2个直径3毫米的自攻螺丝把前轴支架固定在车身上,前桥就装好了。为了调节行驶方向,可以预先把前轴支架的固定孔锉成腰形槽。用4个直径3毫米的自攻螺丝把后轴支架固定在底盘上,后桥就装好了。

顺便提一下,在车辆模型中,自攻螺丝使用得比较多。在塑料等非金属材料上钻一个比自攻螺丝小一些的孔,用力把自攻螺丝旋进去,就能在孔中攻出螺纹,可以直接用来紧固零部件。

(2)橡筋束的安装

这种车辆模型采用5克橡筋束。橡筋束的一头系在盆齿轴的橡筋束固定环里,另一头穿过车身管,用橡筋固定插销固定在车头上。由于橡筋的拉力,自然就把车头、车身、轴承座、盆齿轮等连成一体。

(3)传动机构的安装

用2个直径3毫米的自攻螺丝把车身固定在底盘上。要注意三点:第一,盆齿轴必须同后轴相互垂直,并且在同一个平面内,如图3-3-12所示;第二,盆齿轮要啮合在轴齿轮的中间部位;第三,盆齿轮和轴齿轮的啮合间隙要小,因为橡筋束上紧后会产生纵向拉力,容易使它们脱离。

图3-3-12盆齿轴同后轴相互垂直并在同一平面内4.试车和调整

旋转橡筋最好两个人配合,一个人捏住后轮,另一个人旋绕橡筋束。旋绕橡筋束可以用手摇钻,也可以用自制的手摇柄。旋绕之前,把车头向前拉,使橡筋固定插销离开定位槽口。旋绕到最大可绕转数n值的50%试车。

如果行驶不直,旋松前轴支架后面的固定螺丝,适当调整前轴支架。如果盆齿轮和轴齿轮的间隙过紧或过松,可以把底盘上的6个孔锉成纵向椭圆形孔,这样车身和后轴支架都可以前后微调。这时候,自攻螺丝需要加垫圈,否则不容易上紧。如果盆齿轴和后轴不在一个平面内,可以在后轴支架和底盘之间减垫圈来调整。

5.零件代用

如果微型轴承找不到,可以用玻璃滚珠代替,这时候轴承座成了滚珠座。并且要在玻璃滚珠的两端加垫片,如图3-3-13所示。

图3-3-13用滚珠代替微型轴承车头可以用木塞手工削制。先在木塞中央钻一个小孔,把木塞锉成流线型,黏上制动块,用1毫米钢丝穿入小孔中作固定橡筋轴,并弯成钩子形,制作过程如图3-3-14所示。使用木塞车头,在车身前端的管口内要相应黏上一小块弓形塑料,以便同制动块配合,车头放进车身管后能起制动作用,阻止车头回转。

图3-3-14用木塞制作车头

6.比赛

这种车辆模型可以用来做30米直线竞速比赛。比赛在长30米、宽7米的场地进行,共分7个等级,如图3-3-15所示。比赛规则如下:

①参加竞赛的车辆模型长度不得超过400毫米。

②橡筋重量不得超过5克。

③如果车头不能到达终点线或者跑出规定区域的不记成绩。

④发令之前,车头冲出起跑线算犯规,两次犯规这轮成绩不算。

⑤车辆模型到达终点得分区的分数除以行驶时间(从起跑线到终点线所用时间)作为这一轮得分。

⑥如果车辆模型撞到分标志杆上,按分数高的一侧记分。

⑦每辆车跑三轮,三轮得分的和计算总成绩,总分高者名次在先。

图3-3-1530米直线竞速场地二级橡筋动力车辆模型

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