可调轮距的农用手推车

◎浙江省邵兴市新昌县城关中学 潘荣辉

独轮车又名手推独轮车、羊角车等，由一个木质框架和一个轮子构成（如图1），可由左右两人扶持而推行，或操作熟练者一人推行。独轮车的历史悠久，它的前身据传是三国时代蜀国丞相诸葛亮发明的一种运粮工具“木牛流马”。北宋时期才有了“独轮车”的叫法，画家张择端在《清明上河图》中也画有独轮车。

图1 早期农村使用的独轮车

由于农村的田间道路比较窄，运输农产品还需要用到手推独轮车，独轮车在现代农业生产中仍发挥着作用。

一、问题缘起

一次，我带着学生下乡研学，正赶上农民在田地里采收番薯，他们用手推独轮车将番薯从田间小路运送到大路上，再用拖拉机运到菜市场售卖。

我发现，推着独轮车行走也要讲究技巧，尤其要始终保持车体平衡，但由于道路颠簸，再加上车上拉着物品，推起来很费力。当行进到宽路上后，如果能将独轮车变成两轮车，推着就方便多了，如图2所示。于是，我产生了一个发明设想，改变现在独轮车的结构，使其轮距可变，以适应不同宽度的道路。

图2 独轮车与双轮车转换示意图

二、设计思路

为了达到轮距可变的目的，需要设计一个可伸缩的机械结构，我通过查阅相关资料，最后确定采用最简单的平行四边形结构。

我把平行四边形画在纸上，经过反复推敲，不断论证，终于想到了符合设计要求的方案，其基本结构如图3所示。图中的红色矩形代表车轮，车轮镶嵌在车架的两根较粗且相互平行的横梁上。中间交叉的两根连杆为平行四边形的对角线（交点以轴相连），改变连杆相交的角度，即可改变两根横梁的间距，也就相当于改变了轮距。

图3 可伸缩的机械结构图

图中的五个蓝色圆点均为轴，右边上下两个圆点为固定轴，左边上下两个圆点为滑动轴，横梁上的白色矩形为滑槽，左边的滑动轴可在滑槽内左右滑动。根据平行四边形原理，当左边两个轴（蓝色圆点）向左滑动时，轮距变窄；向右滑动时，轮距变宽。

那么，如何控制滑槽中的两个轴左右移动呢？受汽车前轮转向装置的启发，我又增加了拉杆、驱动拉杆的螺杆和滑块传动装置来解决这个难题。

三、结构原理

整个手推车结构如图4所示。当使用者旋转摇把时，滑块（黄色矩形）在滑槽中左右移动，继而带动拉杆移动，拉杆再带动两根连杆的角度发生变化。由于连杆的两端与横梁之间是以轴（蓝色圆点）相连，且AO轴、BO轴、CO轴、DO轴又在圆形滑槽中移动，可以使横梁（手柄）展开或收缩，车轮的间距就会跟着发生变化，即实现了轮距可调。

图4 可调轮距的农用手推车结构图

四、制作与推广

为了验证我的设想，我准备制作一个实物模型。但由于该发明设计里有许多传动装置，部件之间也比较精密，制作有一定难度。好在学校里配备了3D打印机，我用123D Design软件进行了建模设计，并用3D打印机制作了推车的各个部件，组装成型。

经过调试，打印出来的装置基本上符合预想。当顺时针旋转摇把时，车轮间距变小，两个车轮向中间靠拢；当逆时针旋转摇把时，车轮间距变大，两个车轮向外分开，如图5、图6所示。

图5 顺时针旋转摇把，轮距变窄

图6 逆时针旋转摇把，轮距变宽

经过一系列设计、验证、制作和调试，“可调轮距的农用手推车”就这样诞生了，并获得了实用新型专利，模型外观如图7所示。今后，我想推广这个专利，为农民生产生活提供方便。

图7 模型外观

五、先进性及创新点

1.先进性：通过查阅相关资料，发现目前未出现同类产品，该作品结构新颖、设计巧妙，紧贴生活需求，填补了市场空白，具有一定的先进性。

2.创新点：该作品操作方便，旋转摇把便可改变车轮轮距，使手推车能够行进在宽窄不一的道路上，方便农民在田间作业。