CN101402300A

CN101402300A - 具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮

Info

Publication number: CN101402300A
Application number: CNA2008102245582A
Authority: CN
Inventors: 黄强; 桑文华; 刘雅芳; 黄远灿; 张伟民
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2009-04-08

Abstract

本发明公开了一种具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮，包括轮毂，所述的轮毂中心外侧设有减振弹簧，所述的减振弹簧一端固定在减振盖上，所述的减振盖一端嵌入轮毂内，所述的轮毂上设有具有高弹性的充气轮胎；所述的减振盖为圆弧形网状结构或圆弧形实体结构；所述的充气轮胎的主要成分是橡胶，其表面设有具有缓冲能力的弹性胎纹，所述的充气轮胎具有高弹性和高摩擦系数。本发明的弹簧减振充气轮通过轮毂外侧高强度的减振弹簧、减振盖来吸收轴向及侧向冲击能量，通过高弹性充气轮胎来吸收径向冲击能量，从而达到减小对传动轴冲击的目的，可靠的实现全向减振、缓冲。本发明适用于高空落地、撞击等冲击过载的场合。

Description

具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮

技术领域

本发明属于机械设计领域，公开了一种具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮。

背景技术

在振动、冲击等恶劣环境中工作的机器，遭受振动冲击是不可避免的。不管冲击载荷的方向如何，均可以分解为沿着轴向和径向的冲击力。但传动轴往往只能承受有限的弯矩和很小的轴向力，如果不采取一定的轴向和径向减振缓冲措施，强大的冲击力就有可能从运动输出轴(即从动轴)传递至运动输入轴(即主动轴)直至电机轴上，这样，将导致轴变形卡死、电机轴不能正常工作等。因此，用于高空落地、撞击等冲击过载的场合的机器人或车体，为了保证其能够承受来自任意方向的冲击，需要设计有轴向和径向的全向减振缓冲措施。

一般来说，提高机器人或车体抗冲击能力的主要措施有以下两种：一方面是采用减振、缓冲装置来减小对机身的冲击；另一方面是提高机身及内部元器件的抗冲击能力。其中采用减振、缓冲装置对提高机器人或车体抗冲击能力更为有效，通常通过弹性元件如弹簧等来实现。主动轴及从动轴之间通过并联的双弹簧连接是一种解决方案。通过内外两个弹簧的收缩或胀紧分别传递不同方向的扭矩，在起到传递运动的同时，从动轴受到轴向、径向或任意方向的冲击时，通过弹簧的变形吸收冲击能量，并将冲击载荷卸载到机座上，从而起到传动和全向缓冲的作用。但是这种机构在承受侧向冲击时，弹簧承受的过载冲击很大，易卡死。因此，对于可能遭受任意方向冲击的机器人或车体来说，须实现减振、缓冲装置与机身的连接，并具体实现对轴向、径向或任意方向冲击的缓冲能力的高度可靠性，是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种能够可靠缓冲轴向、径向及各个侧向冲击力的具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮，包括轮毂，所述的轮毂中心外侧设有减振弹簧，所述的减振弹簧一端固定在减振盖上，所述的减振盖一端嵌入轮毂内，所述的轮毂上设有具有高弹性的充气轮胎。

所述的减振盖为圆弧形网状结构或圆弧形实体结构。

所述的充气轮胎的主要成分是橡胶，其表面设有具有缓冲能力的弹性胎纹，所述的充气轮胎具有高弹性和高摩擦系数。

本发明的有益效果是：

本发明通过轮毂外侧高强度的减振弹簧和圆弧形减振盖来吸收轴向及侧向冲击能量，通过高弹性、高摩擦系数的特制充气轮胎来吸收径向冲击能量，从而达到减小对传动轴冲击的目的，可靠的实现了全向减振、缓冲。本发明尤其适用于高空落地、撞击等冲击过载的场合。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明安装结构示意图。

图中：1、充气轮胎；2、轮毂；3、减振盖；4、减振弹簧；5、外壳盖；6、传动轴；7、卡环；8、电机轴；9、轴承；10、电机固定支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

参见图1，一种具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮，包括轮毂2，轮毂2中心外侧设有减振弹簧4，减振弹簧4一端固定在减振盖3上，减振盖3一端嵌入轮毂2内，其嵌入的尺寸根据减振弹簧4的压缩程度及轮毂2的尺寸而定，减振盖2为圆弧为网状结构，对于特殊的应用场合如草地、泥泞地等还可采用圆弧形实体结构。轮毂2上设具有高弹性的充气轮胎1；充气轮胎的主要成分是橡胶，其表面设有具有缓冲能力的弹性胎纹，所述的充气轮胎具有高弹性和高摩擦系数。

参见图2，轮毂2的一侧安装有减振弹簧4和减振盖3，另一侧与传动轴6固定，传动轴6与电机轴8固定连接，并通过轴承9与外壳盖接触，其中轴承9通过左右卡环7和外壳盖5来固定。另外电机固定支架10将电机固定，并安装与外壳盖5上。

本发明的工作原理：

工作时，当车轮受到轴向或各个侧向的落地、撞击的冲击力时，减振盖发生瞬间的、可恢复的弹性形变，并将冲击力传递至减振弹簧及轮毂内侧。一方面减振弹簧压缩，瞬间吸收大部分的冲击能量，将其转化为弹性势能，随后再缓慢释放。另一方面由于轮毂由高强度、高硬度的硬质金属材料制成，具有较强的抗冲击能力。因此该机构能有效缓减轴向或各个侧向的落地、撞击的冲击力。当车轮受到径向的落地、撞击的冲击力时，特制的高弹性充气轮能瞬间吸收大部分的冲击能量，随后再缓慢释放。因此本发明能有效缓减径向的落地、撞击的冲击力，最终实现了全向缓冲的目的。

本发明的设计原理：

首先，选定弹簧减振充气轮的具体安装机构，根据此机构的传动装置中各部件的结构和材料性能确定其所能承受的安全载荷、安全弯矩和扭矩。并根据具体的使用情况，确定机器人或车体在落地或撞击时所受冲击载荷的范围，并将其分解为轴向与径向冲击载荷。

其次根据所受冲击载荷的大小和传动轴、外壳、支架等所能承受的径向安全载荷、弯矩和扭矩，确定充气轮胎的弹性系数，从而确定充气轮胎的直径、宽度和厚度等尺寸，以及配套轮毂的尺寸。根据冲击载荷的大小和传动轴、外壳、支架等所能承受的轴向安全载荷、弯矩和扭矩，确定所需弹簧的刚度系数和弹性系数，从而确定弹簧的型号。

最后根据所受冲击载荷的大小、以及所选弹簧和轮毂尺寸，确定减振盖的厚度、直径与弧度等尺寸。

可将弹簧减振充气轮安装于一种适用的机器人机构上，通过理论计算、有限元分析和实验法，来研究经过缓冲后，各轴及机械外壳在整个冲击过程中所受的最大载荷和弯矩是否满足要求，从而验证所选用的弹簧、减振盖材料、充气轮的弹性系数是否合适，最终实现产品的优化。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮，包括轮毂，其特征在于：所述的轮毂中心外侧设有减振弹簧，所述的减振弹簧一端固定在减振盖上，所述的减振盖一端嵌入轮毂内，所述的轮毂上设有具有高弹性的充气轮胎。

2.根据权利要求1所述的具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮，其特征在于：所述的减振盖为圆弧形网状结构或圆弧形实体结构。

3.根据权利要求1所述的具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮，其特征在于：所述的充气轮胎的主要成分是橡胶，其表面设有具有缓冲能力的弹性胎纹，所述的充气轮胎具有高弹性和高摩擦系数。