CN108248711B - 一种可穿戴履带式雪地行驶装置及其减振控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种可穿戴履带式雪地行驶装置及其减振控制方法，属于车辆工程技术领域，包括悬挂支撑机构、履带传动机构、履带导向机构、履带转向机构以及张紧机构，最前端的减振器连接履带底板与前导板，在履带轮减振同时实现履带的弹性张紧，省去了传统的液压张紧机构；后面三个减振器主要用于履带轮的减振；安装在后部的双侧减振杆用于约束减振时上部悬挂支撑的运动轨迹，减振杆同时设有链传动张紧装置,确保减振的同时保证履带传动装置的可靠性。本发明结构简单，维护保养容易，装拆方便，无需拆卸汽车轮胎、不需要起重设备，一个人可独立完成，安装简单、省时、可靠，能够在恶劣积雪路面以及深积雪路面行驶，越野能力强，对道路的破坏性较小，结实耐用。
Description
技术领域
本发明属于车辆工程技术领域，特别是涉及到一种四轮驱动可穿戴履带式雪地行驶装置及方法。
背景技术
在极寒地区，交通运输的不便给经济社会的发展带来极大的阻力。处在严寒地带的国家和地区，恶劣的冰雪路面环境给交通带来诸多不便。由于轮胎的特殊结构和属性，在冰雪路面行驶还可能会引发交通事故。
为了更好的解决这一问题，雪地越野履带的出现给严寒地区的人们带来极大的方便。而在市面上目前的雪地履带机构大多分为两种，一种为类似坦克履带的履带行进机构，这种履带机构在复杂地貌机动性强，可以形成360度原地转体，翻越障碍物能力强，可以跨越壕沟，但是重量大、耗油量大、保障相对困难，一旦损坏越野能力严重下降，而且进行维修极为不便。另一种为传统的三角履带机构，履带自身重量大，传动零件多且结构复杂，而且安装时需要将车辆原有的轮胎完全拆除，并需要起重设备的帮助才能安上。况且三角履带也受到自身结构的限制，整体承重能力还有待提高，高速稳定性较差，履带整体强度不高，容易在高速行驶时损坏。一个人操作是相当困难的，十分麻烦，耗时。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可穿戴履带式雪地行驶装置及其减振控制方法，其履带结构简单，维护保养容易，装拆方便，无需拆卸汽车轮胎、不需要起重设备，一个人便可独立完成，安装简单、省时、可靠。能够在恶劣积雪路面以及深积雪路面行驶，越野能力强，对道路的破坏性较小，结实耐用。
一种可穿戴履带式雪地行驶装置，其特征是：包括悬挂支撑机构、履带传动机构、履带导向机构、履带转向机构以及张紧机构，所述悬挂支撑机构包括上部悬挂支撑、弓形支撑、垂向减振器、第一减振器、第二减振器、后支撑板、履带轮底板以及负重轮；
所述履带传动机构包括后滚筒轴承、传动链、后滚筒、驱动轴轴承、履带驱动轴承、驱动大齿轮、履带驱动轮、驱动小齿轮以及链轮；
所述履带导向机构包括前导向轮和前导向板；
所述履带转向机构包括圆柱转子、转向支架、连接杆以及高度调整器；
所述张紧机构包括连接螺栓、张紧弹簧、张紧支撑板、压紧链轮以及减振杆；
所述上部悬挂支撑与弓形支撑为一体式结构；所述弓形支撑的两个拐角处分别通过螺栓与垂向减振器的一端固定连接；所述垂向减振器的另一端与履带轮底板铰接；所述履带轮底板的两侧分别对称设置有四对负重轮；履带轮底板与前导向板的一端通过大螺栓连接，所述前导向板的另一端与前导向轮连接；
所述上部悬挂支撑的内侧两端对称设置有两对三角支撑板，所述三角支撑板上设置有开孔，上部悬挂支撑通过三角支撑板与转向支架螺栓连接；所述转向支架为V形结构，转向支架V形结构的顶端与底部各设置有圆柱转子，转向支架的中间位置设置有连接杆；所述连接杆上设置有高度调整器；
所述上部悬挂支撑的上部设置有四个轴承孔，前端两个轴承孔通过前滚筒轴承安装有前滚筒，且前滚筒的两端通过键连接安装有履带夹紧盘，后端两个轴承孔通过后滚筒轴承安装有后滚筒，所述后滚筒通过链轮上设置的传动链与驱动轴轴承连接，所述驱动轴轴承固定设置在后支撑板上，驱动轴轴承上设置有驱动小齿轮；所述后支撑板上固定设置有履带驱动轴承，履带驱动轴承上设置有驱动大齿轮，驱动大齿轮内侧安装有履带驱动轮，所述驱动大齿轮与驱动小齿轮相啮合；所述履带驱动轮与履带的内侧齿轮啮合；
所述上部悬挂支撑中部设置有凹槽，通过凹槽内部螺纹柱与外部的自锁螺母与侧支撑板固定连接；上部悬挂支撑的前侧中间位置设置有凸出安装孔，且通过螺栓与第二减振器的一端连接，所述第二减振器的另一端与第一减振器的一端并列成V形布置，通过同一个铰接点与履带轮底板铰接；所述第一减振器的另一端与前导向板中部的安装孔通过螺栓连接；
所述上部悬挂支撑的后侧底部设置有拐角安装孔，减振杆的一端通过拐角安装孔内部设置的螺栓与上部悬挂支撑连接，减振杆的另一端与后支撑板的底角安装孔连接；所述减振杆中间位置设置有凹孔，通过螺栓将张紧支撑板安装在凹孔上；所述张紧支撑板与减振杆通过张紧弹簧连接，张紧支撑板的顶部设置有压紧链轮；所述压紧链轮设置在传动链内侧，与传动链连接。
所述履带为合成橡胶履带，且履带内部设置有内轮齿，与四对负重轮通过内轮齿啮合。
所述履带的上部设置在前滚筒以及后滚筒与上部悬挂支撑的夹层中，且履带通过履带夹紧盘设置在前滚筒两端的中间位置。
所述履带驱动轴承以及驱动轴轴承的外部设置有轴承盖板。
所述负重轮由轴承安装在中心轴上，中心轴外端有螺纹孔，与支撑板螺纹连接。
一种可穿戴履带式雪地行驶装置的减振控制方法，其特征是：利用前述的一种可穿戴履带式雪地行驶装置，
将履带安装到车轮上，车轮驱动后滚筒转动，进而带动两端的链轮进行转动，后滚筒两端链轮通过链条带动后支撑板上的链轮，进而带动同轴的齿轮转动，与驱动小齿轮啮合的驱动大齿轮同时转动，带动同轴的履带驱动轮驱动履带向前行驶；履带的前部受到瞬间的冲击，前导向板绕螺栓连接处转动，第一减振器压缩，缓解前部冲击；
履带底部的路面激励不均，前后两个垂向减振器的压缩量不同，上部悬挂支撑进行前后的摆动时，与上部悬挂支撑相连的第二减振器压缩或伸张，进而对上部悬挂支撑的摆动进行衰减；履带从前滚筒和后滚筒与上部悬挂支撑中间穿过，上部悬挂支撑的前后摆动会导致前滚筒和后滚筒下压履带，同时第一减振器压缩以及前导向板向内收缩，第一减振器进行弹性张紧履带；
上部悬挂支撑摆动的同时后滚筒轴承与驱动轴轴承之间的间距变化，减振杆与后滚筒轴承和驱动轴轴承组成平行四边形的结构会在上部悬挂支撑摆动的同时约束其运动的轨迹；同时由于传动链在此时会变松，位于减振杆上的张紧机构会在张紧弹簧的拉力下拉紧张紧支撑板，保证压紧链轮紧压在传动链上，保证传动链可靠传动。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种可穿戴履带式雪地行驶装置及其减振控制方法，其履带结构简单，维护保养容易，装拆方便，无需拆卸汽车轮胎、不需要起重设备，一个人便可独立完成，安装简单、省时、可靠。能够在恶劣积雪路面以及深积雪路面行驶，越野能力强，对道路的破坏性较小，结实耐用。
本发明的进一步有益效果在于：
1、本发明无需改变原来车辆车轮悬架的结构，不用拆卸车轮，只需要借助安装架将车辆行驶到履带中间卡槽里进行履带固定，简单可靠，装拆方便。
2、本发明利用特殊的机械减振结构进行履带行驶时的减振，无需安装液压张紧机构，省去了液压缸、液压管路等易损器件，简化了履带轮的机械结构，大大提高了履带的可靠性和稳定性。
3、本发明采用链传动和齿轮传动相结合的二级传动方式，并加装有链传动张紧机构，整套机构传动平稳可靠，对恶劣积雪路面环境适应性强，越野能力相比一般的雪地履带轮更强。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明一种可穿戴履带式雪地行驶装置整体结构示意图。
图2为本发明一种可穿戴履带式雪地行驶装置内部结构示意图。
图3为本发明一种可穿戴履带式雪地行驶装置履带传动机构结构示意图。
图4为本发明一种可穿戴履带式雪地行驶装置张紧机构结构示意图。
图中1-侧支撑板、2-圆柱转子、3-转向支架、4-连接杆、5-高度调整器、6-履带、7-后支撑板、8-负重轮、9-履带轮底板、10-前导向板、11-前导向轮、12-履带夹紧盘、13-大螺栓、14-第一减振器、15-第二减振器、16-弓形支撑、17-垂向减振器、18-上部悬挂支撑、19-轴承盖板、20-前滚筒轴承、21-前滚筒、22-后滚筒轴承、23-传动链、24-后滚筒、25-驱动轴轴承、26-履带驱动轴承、27-驱动大齿轮、28-履带驱动轮、29-驱动小齿轮、30-链轮、31-连接螺栓、32-张紧弹簧、33-张紧支撑板、34-压紧链轮、35-减振杆、36-三角支撑板、37-中心轴、38-支撑板。
具体实施方式
一种可穿戴履带式雪地行驶装置，如图1所示，包括悬挂支撑机构、履带传动机构、履带导向机构、履带转向机构以及张紧机构，其核心机构为悬挂支撑机构和履带传动机构。
悬挂支撑机构包括上部悬挂支撑18、弓形支撑16、垂向减振器17、第一减振器14、第二减振器15、后支撑板7、履带轮底板9以及负重轮8。
所述上部悬挂支撑18与弓形支撑16为一体，上部悬挂支撑18上有四个轴承孔，前两个轴承孔通过前滚筒轴承20安装有前滚筒21，并且前滚筒21两端通过键连接安装有履带夹紧盘12，以防止履带6在行进过程中跑偏，后两个轴承孔安装有后滚筒24，后滚筒两端安装有链轮30，链轮30通过传动链23连接后支撑板7的传动机构。
所述上部悬挂支撑18内侧两端有三角支撑板36，三角支撑板36开有孔，通过螺栓连接转向支架3。上部悬挂支撑18中部开有凹槽，通过螺栓连接内部两侧侧支撑板1；弓形支撑16两个拐角处开有凹槽，通过螺栓连接两个垂向减振器17，两个垂向减振器17主要在履带6的行进过程中缓解垂直方向的冲击力。垂向减振器17底部铰接在履带轮底板9上。
所述上部悬挂支撑18前侧中部有凸出安装孔，安装孔通过螺栓安装第二减振器15，第二减振器15与第一减振器14并列成V字形布置，且通过共同的铰接点铰接在履带轮底板9前部，以此来缓解前部的冲击。
所述上部悬挂支撑18后部两侧有凸出安装孔，用螺栓连接后部的两侧减振杆35，减振杆35用来约束上部悬挂支撑18摆动时的运动轨迹。两个减振杆35另一端与后支撑板7的底角凸出安装孔用螺栓连接。
所述履带轮底板9中央部分前部开有内凹槽孔，用于与前导向板10通过螺栓连接，履带轮底板9的两侧分别有四对八个负重轮8，负重轮8跨置在履带6内轮齿两侧，在支撑车辆重量的同时夹紧履带6，使履带6在行驶过程中不跑偏。
所述负重轮8由轴承安装在中心轴37上，中心轴37外端有螺纹孔，用于固定支撑板38，两者通过螺栓连接固定在一起。
履带传动机构包括后滚筒轴承22、传动链23、后滚筒24、驱动轴轴承25、履带驱动轴轴承26、驱动大齿轮27、履带驱动轮28、驱动小齿轮29、链轮30。
所述履带传动机构的前链轮安装在后滚筒24上，后链轮安装在驱动轴两端，链轮均通过键连接，驱动轴通过驱动轴轴承25固定在后支撑板7上，驱动轴上安装有驱动小齿轮29，驱动小齿轮29与履带驱动轴承26上的上的驱动大齿轮27相啮合，履带驱动轴亦通过轴承固定在后支撑板7上，驱动大齿轮27内侧安装有履带驱动轮28，履带驱动轮28与履带6的内侧轮齿啮合，进而实现将车轮上的动力传递到履带上，驱动履带向前行驶，履带传动机构采用链传动和齿轮传动相结合的二级传动方式，传动方式平稳可靠，对恶劣积雪路面的适应性较强。
所述履带导向机构包括前导向轮11、前导向板10。前导向板10与履带轮底板9通过大螺栓13与履带轮底板9相连接，即前导向板10可以绕螺栓连接处转动，前导向板10中部有安装孔，通过螺栓连接第一减振器14，第一减振器14与第二减振器15铰接在履带轮底板9上。
所述履带转向机构包括圆柱转子2、转向支架3、连接杆4、高度调整器5。履带转向机构主要用于固定住车轮的同时保持良好的车轮转向。安装时，车轮驶入斜置安装架到履带轮前后滚筒的凹槽中，调节高度调整器5，将高度调整器5的上端与车轮驱动轴相连接，通过大螺母固定拧紧，保证车轮行驶的过程中不会脱离。
所述张紧机构包括连接螺栓31、张紧弹簧32、张紧支撑板33、压紧链轮34、减振杆35。张紧机构的减振杆35两端分别连接在上部悬挂支撑18的底部拐角安装孔和后支撑板7的底角安装孔。同时减振杆35的中部有安装孔用于安装张紧支撑板33。减振杆35上部侧面有挂钩，张紧弹簧32钩在挂钩上。
所述减振杆35中部有凹孔，张紧弹簧32另一端钩在孔里，减振杆35顶部内侧安装有小轴承用于安装压紧链轮34，压紧链轮从传动链23内侧压紧传动链23。
一种可穿戴履带式雪地行驶装置的减振控制方法，在越野车辆安装履带行驶的过程中，当履带6的前部受到瞬间的冲击时，前导向板10绕螺栓连接处转动，第一减振器14压缩，缓解前部冲击。
当在履带的行驶过程中履带6收到来自履带底部的路面激励时。由于履带6底部的路面激励前后分布不均，即导致前后的两个垂向减振器17的压缩量不同，此时减振过程复杂，主要分为以下三个过程：
当前后两个垂向减振器17的压缩量不同时，上部悬挂支撑18会产生前后的摆动，上部悬挂支撑18前后摆动的同时即会导致与上部悬挂支撑18相连的第二减振器15压缩或伸张，进而对上部悬挂支撑18的摆动进行衰减。
当上部悬挂支撑18的进行前后的摆动时，由于履带6从前滚筒21和后滚筒24与上部悬挂支撑18中间穿过，上部悬挂支撑18的前后摆动会导致前后滚筒24下压履带6，进而导致第一减振器14压缩和前导向板10向内收缩，此时第一减振器14起到弹性张紧履带6的作用。
上部悬挂支撑18摆动的同时会引起后滚筒轴与驱动轴之间的间距发生变化，即安装有链轮30的两个轴。而减振杆35与后滚筒轴承22和驱动轴组成平行四边形的结构会在上部悬挂支撑18摆动的同时约束其运动的轨迹。同时由于传动链23在此时会变松，位于减振杆35上的张紧机构会在张紧弹簧32的拉力下拉紧张紧支撑板33，保证压紧链轮34紧紧的压在传动链23上，保证传动链23的可靠传动。
所述雪地履带行驶装置依靠履带传动机构传递动力，其中履带传动机构由链传动和齿轮传动相结合二级传动方式保证可靠传动。在履带行进的同时依靠内部四个大小不一的减振器对履带轮进行减振，其中第一减振器14在减振的同时保证对履带的弹性张紧，省去了液压张紧机构，安装在上部悬挂支撑18上的转向架对车轮夹紧的同时保证车辆的可靠转向，即可实现履带机构的全部功能。
Claims (6)
1.一种可穿戴履带式雪地行驶装置，其特征是：包括悬挂支撑机构、履带传动机构、履带导向机构、履带转向机构以及张紧机构，所述悬挂支撑机构包括上部悬挂支撑(18)、弓形支撑(16)、垂向减振器(17)、第一减振器(14)、第二减振器(15)、后支撑板(7)、履带轮底板(9)以及负重轮(8)；
所述履带传动机构包括后滚筒轴承(22)、传动链(23)、后滚筒(24)、驱动轴轴承(25)、履带驱动轴承(26)、驱动大齿轮(27)、履带驱动轮(28)、驱动小齿轮(29)以及链轮(30)；
所述履带导向机构包括前导向轮(11)和前导向板(10)；
所述履带转向机构包括圆柱转子(2)、转向支架(3)、连接杆(4)以及高度调整器(5)；
所述张紧机构包括连接螺栓(31)、张紧弹簧(32)、张紧支撑板(33)、压紧链轮(34)以及减振杆(35)；
所述上部悬挂支撑(18)与弓形支撑(16)为一体式结构；所述弓形支撑(16)的两个拐角处分别通过螺栓与垂向减振器(17)的一端固定连接；所述垂向减振器(17)的另一端与履带轮底板(9)铰接；所述履带轮底板(9)的两侧分别对称设置有四对负重轮(8)；履带轮底板(9)与前导向板(10)的一端通过大螺栓(13)连接，所述前导向板(10)的另一端与前导向轮(11)连接；
所述上部悬挂支撑(18)的内侧两端对称设置有两对三角支撑板(36)，所述三角支撑板(36)上设置有开孔，上部悬挂支撑(18)通过三角支撑板(36)与转向支架(3)螺栓连接；所述转向支架(3)为V形结构，转向支架(3)V形结构的顶端与底部各设置有圆柱转子(2)，转向支架(3)的中间位置设置有连接杆(4)；所述连接杆(4)上设置有高度调整器(5)；
所述上部悬挂支撑(18)的上部设置有四个轴承孔，前端两个轴承孔通过前滚筒轴承(20)安装有前滚筒(21)，且前滚筒(21)的两端通过键连接安装有履带夹紧盘(12)，后端两个轴承孔通过后滚筒轴承(22)安装有后滚筒(24)，所述后滚筒(24)通过链轮(30)上设置的传动链(23)与驱动轴轴承(25)连接，所述驱动轴轴承(25)固定设置在后支撑板(7)上，驱动轴轴承(25)上设置有驱动小齿轮(29)；所述后支撑板(7)上固定设置有履带驱动轴承(26)，履带驱动轴承(26)上设置有驱动大齿轮(27)，驱动大齿轮(27)内侧安装有履带驱动轮(28)，所述驱动大齿轮(27)与驱动小齿轮(29)相啮合；所述履带驱动轮(28)与履带(6)的内侧齿轮啮合；
所述上部悬挂支撑(18)中部设置有凹槽，通过凹槽内部螺纹柱与外部的自锁螺母与侧支撑板(1)固定连接；上部悬挂支撑(18)的前侧中间位置设置有凸出安装孔，且通过螺栓与第二减振器(15)的一端连接，所述第二减振器(15)的另一端与第一减振器(14)的一端并列成V形布置，通过同一个铰接点与履带轮底板(9)铰接；所述第一减振器(14)的另一端与前导向板(10)中部的安装孔通过螺栓连接；
所述上部悬挂支撑(18)的后侧底部设置有拐角安装孔，减振杆(35)的一端通过拐角安装孔内部设置的螺栓与上部悬挂支撑(18)连接，减振杆(35)的另一端与后支撑板(7)的底角安装孔连接；所述减振杆(35)中间位置设置有凹孔，通过螺栓将张紧支撑板(33)安装在凹孔上；所述张紧支撑板(33)与减振杆(35)通过张紧弹簧(32)连接，张紧支撑板(33)的顶部设置有压紧链轮(34)；所述压紧链轮(34)设置在传动链(23)内侧，与传动链(23)连接。
2.根据权利要求1所述的一种可穿戴履带式雪地行驶装置，其特征是：所述履带(6)为合成橡胶履带，且履带(6)内部设置有内轮齿，与四对负重轮(8)通过内轮齿啮合。
3.根据权利要求1所述的一种可穿戴履带式雪地行驶装置，其特征是：所述履带(6)的上部设置在前滚筒(21)以及后滚筒(24)与上部悬挂支撑(18)的夹层中，且履带(6)通过履带夹紧盘(12)设置在前滚筒(21)两端的中间位置。
4.根据权利要求1所述的一种可穿戴履带式雪地行驶装置，其特征是：所述履带驱动轴承(26)以及驱动轴轴承(25)的外部设置有轴承盖板(19)。
5.根据权利要求1所述的一种可穿戴履带式雪地行驶装置，其特征是：所述负重轮(8)由轴承安装在中心轴(37)上，中心轴(37)外端有螺纹孔，与支撑板(38)螺纹连接。
6.一种可穿戴履带式雪地行驶装置的减振控制方法，其特征是：利用权利要求1所述的一种可穿戴履带式雪地行驶装置，
将履带(6)安装到车轮上，车轮驱动后滚筒(24)转动，进而带动两端的链轮(30)进行转动，后滚筒(24)两端链轮(30)通过链条带动后支撑板(7)上的链轮，进而带动同轴的齿轮转动，与驱动小齿轮(29)啮合的驱动大齿轮(27)同时转动，带动同轴的履带驱动轮(28)驱动履带(6)向前行驶；履带(6)的前部受到瞬间的冲击，前导向板(10)绕螺栓连接处转动，第一减振器(14)压缩，缓解前部冲击；
履带(6)底部的路面激励不均，前后两个垂向减振器(17)的压缩量不同，上部悬挂支撑(18)进行前后的摆动时，与上部悬挂支撑相连的第二减振器(15)压缩或伸张，进而对上部悬挂支撑(18)的摆动进行衰减；履带(6)从前滚筒(21)和后滚筒(24)与上部悬挂支撑(18)中间穿过，上部悬挂支撑(18)的前后摆动会导致前滚筒(21)和后滚筒(24)下压履带(6)，同时第一减振器(14)压缩以及前导向板(10)向内收缩，第一减振器(14)进行弹性张紧履带(6)；
上部悬挂支撑(18)摆动的同时后滚筒轴承(22)与驱动轴轴承(25)之间的间距变化，减振杆(35)与后滚筒轴承(22)和驱动轴轴承(25)组成平行四边形的结构会在上部悬挂支撑(18)摆动的同时约束其运动的轨迹；同时由于传动链(23)在此时会变松，位于减振杆(35)上的张紧机构会在张紧弹簧(32)的拉力下拉紧张紧支撑板(33)，保证压紧链轮(34)紧压在传动链(23)上，保证传动链(23)可靠传动。
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