CN201161536Y - 被动摇臂式菱形四轮月球车移动*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,它包括可转动的菱形车架以及安装于车架上具有独立驱动***的前轮、后轮、左轮和右轮,所述前轮和后轮分别通过前悬架***和后悬架***固定于车架上,左轮和右轮分别通过左悬架***和右悬架***固定于车架上,所述前悬架***和后悬架***均由连接机构和转向机构组成。本实用新型采用四轮三轴菱形底盘的新型结构,具有结构紧凑、轻量化程度高、耗能低、负载能力大、越野性能好、姿态调整方便、地形适应能力强、车体姿态平稳、可靠性高的优点。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及到行走装置的设计领域,特指一种被动摆臂式可变菱形四轮移动***,可适用于恶劣环境下的无人探测和矿石采集领域。
背景技术
对于月面环境来说,月球车要求适应不熟悉的地貌和多灰层、微重力等独特的月球表面行驶环境以及实现地月转移,这对车辆的轻量化和行驶性能有着特殊的要求。从目前国内研究月球车情况看,大家认为传统的两轴四轮机构具有结构紧凑、耗能低、负载能力大、姿态调整方便的优点,缺点是车体的稳定性较差,爬坡和越障能力不强;六轮机构由于具有三轴特性,越野性和稳定性较强的优点,缺点是难以实现轻量化,重力在各车轮上的分配不均匀,不能发挥电机的效率。考虑到月球上特殊的工况,人们普遍认为轮式月球车中六轮是最优的,而传统的四轮车尽管比六轮结构更简单、可靠,但由于不具备好的越野性而不在选择范围之内。若要发挥四轮车的结构简单易于轻量化和可靠性强的优势,又要使其拥有优越的越野性能,就必须通过新概念的创新设计提高其越野性等行驶性能。
实用新型内容
针对现有技术存在的技术问题,本实用新型要解决的问题就在于:本实用新型提供一种结构简单紧凑、耗能低、地形适应能力强、越障性能好、车体姿态平稳、可靠性高、高轻量化的被动摇臂式菱形四轮月球车移动***。
为解决上述技术问题,本实用新型提出的解决方案为:一种被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,其特征在于:它包括可转动的菱形车架以及安装于车架上具有独立驱动***的前轮、后轮、左轮和右轮,所述前轮和后轮分别通过前悬架***和后悬架***固定于车架上,左轮和右轮分别通过左悬架***和右悬架***固定于车架上,所述前悬架***和后悬架***均由连接机构和转向机构组成。
所述车架包括安装有前轮的前车架和安装有后轮的后车架,后车架的一端设有转轴,后车架通过转轴与前车架铰接。
所述前车架上设有限位轴承座,后车架的转轴两端装设有限位块并通过轴承与限位轴承座定位。
所述转轴的轴线跟左轮和右轮轴线的水平距离为L1,转轴的轴线跟前轮轴线的水平距离为L2,2L1=L2。
所述前悬架***和后悬架***中连接机构包括转向电机套筒、轴承座、角接触轴承、锁紧螺帽和连接臂,所述连接臂与前轮或后轮固连,转向电机套筒与车架固连,角接触轴承安装于轴承座内,轴承座与转向电机套筒固连,连接臂通过锁紧螺帽与角接触轴承内圈定位。
所述转向机构包括转向电机,转向电机固定于转向电机套筒内,转向电机的输出轴通过键与连接臂上端相接,转向力矩通过连接臂输送到前轮或后轮上。
所述前轮或后轮的接地点与转向电机输出轴的轴心延长线不相交。
与现有技术相比,本实用新型的优点就在于:
1、本实用新型被动摇臂式菱形四轮月球车移动***的“三轴”确保良好的越野性能和移动稳定性;“四轮”确保比六轮***更高程度的轻量化;“四轮菱形布置”保障了鲜明的自主创新特点。
2、本实用新型被动摇臂式菱形四轮月球车移动***电机数最少,能耗低,控制最简单,驱动和转向的可靠性更高.
3、本实用新型被动摇臂式菱形四轮月球车移动***采用菱形底盘结构,在同样的转向角度下,通过前后轮联动转向,可以显著减小月球车的转向半径,提高月球车的转向灵活性。同时还可以实现原地转向,能够实现随时避障,显著提高月球车的适应性。
4、本实用新型被动摇臂式菱形四轮月球车移动***具有路面自适应性,尤其是月球坑和爬坡的接地性更好;
5、本实用新型被动摇臂式菱形四轮月球车移动***通过前轮或后轮的转向可实现重心左右相对偏移,使得具有在坡面行驶或路面坍塌时的四辙稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图;
图2是本实用新型的俯视结构示意图;
图3是本实用新型的后视结构示意图;
图4是本实用新型的侧视结构示意图;
图5是本实用新型中车架的俯视结构示意图;
图6是本实用新型中车架的侧视结构示意图
图7是本实用新型中前悬架***的结构示意图;
图8是本实用新型在恶劣工况下行驶示意图;
图9是本实用新型在斜坡上横向行驶示意图;
图10是本实用新型在坍塌路面行驶示意图;
图11本实用新型在原地转向的示意图。
图例说明
1、前轮 2、后轮
3、左轮 4、右轮
5、前悬架*** 6、后悬架***
7、左悬架*** 8、右悬架***
9、车架 10、转向电机
11、前车架 12、后车架
13、转轴 14、限位轴承座
15、限位块 16、转向电机套筒
17、轴承座 18、紧固螺帽
19、角接触轴承 20、连接臂
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示,本实用新型的被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,它包括可转动的菱形车架9以及安装于车架9上具有独立驱动***的前轮1、后轮2、左轮3和右轮4,前轮1和后轮2分别通过前悬架***5和后悬架***6固定于车架9上,左轮3和右轮4分别通过左悬架***7和右悬架***9固定于车架9上,前悬架***5和后悬架***6均由连接机构和转向机构组成,左悬架***7和右悬架***8只作连接机构。车架9由前车架11、后车架12、转轴13、限位轴承座14、限位块15组成。后车架12跟转轴13通过螺栓固连,限位轴承座14跟前车架11通过螺栓固连,限位块15跟转轴13两端固连,转轴13通过轴承与限位轴承座14定位,后车架12可以通过转轴13绕前车架11相对转动,转动角度范围由限位块15和限位轴承座14之间的空隙决定。前后悬架由转向电机套筒16、轴承座17、紧固螺帽18、角接触轴承19、连接臂20组成,其中转向电机套筒16通过螺栓跟车架9固连,轴承座17通过螺钉跟转向电机套筒16固连,角接触轴承19安装在轴承座17内,其外圈分别通过轴承座17和转向电机套筒16定位,内圈中安装连接臂20,连接臂20通过其自身的凸台和锁紧螺帽18跟角接触轴承19内圈固定。连接臂20下端跟车轮轴通过销钉固连。转向电机10通过螺钉安装在转向电机套筒16内,其输出轴跟连接臂20通过键连接。转向时其动力通过连接臂20传送到前后车轮上。由于前后车轮接地点与转向电机10输出轴轴心延长线不相交,所以在转向时前后车轮接地点是绕前后转向电机10输出轴轴心转动的。转向电机10自带暴装置,通电转向电机转动,不通电时通过暴固定。在较佳实施例中,转轴13的轴线跟左轮3和右轮4轴线的水平距离为L1,转轴13的轴线跟前轮1轴线的水平距离为L2,2L1=L2。
在普通粗糙路面行驶时,直接驱动四轮,转向通过前轮1、后轮2联动转向。
当遇到比较恶劣的工况时,如图8所示,由于本实用新型车架9分为前车架11和后车架12两节,且两节可绕转轴13轴心相对转动,这样使得车轮有良好的接地性能,可以保持车轮始终接地,这样可以使得车的重力可以由四轮平均承载,还可以获得更大的地面附着力得以驱动,如图8所示。
当车在斜坡上横向行驶时,如图9所示,图中虚线表示各车轮接地点沿行驶方向的位置。由于重力的原因,使得左轮3和右轮4中位于下边的轮子分担的车轮重力要大于其余各轮,而上边轮子分担的重力要小于其他轮子。这样重力在各车轮上的分配不均匀,不能发挥电机的效率。由于转向电机10轴线与地面交点与前后轮接地点不重合,所以前后轮可以相对车架9改变布置方式。以图9举例,可以把后轮2转向180度,从而使其接地点相对下移,这样既可以减少左轮3分担的重力,又可以增加右轮4分担的重力,于是使得各车轮分担的重力尽可能的均衡,最大程度上发挥驱动电机的效率。
当车在一边路面容易坍塌的路况行驶时,如图10所示,图中虚线表示各车轮接地点沿行驶方向的位置,其阴影部分表示易坍塌的路面。由于本实用新型前后轮可以通过转向相对车架9改变布置方式。以图10所示举例,右边路面容易坍塌,我们可以把后轮2转向180度,从而使其接地点相对右移,这样使得原来的四轮三辄变为了四轮四辄,此时车的重心位于前轮1、后轮2、左轮3各自接地点所组成的三角形中,这样减轻了右轮4分担的车的重力,从而较少了右边路面坍塌的可能性。即算是右边路面坍塌,由于重心已经相对左偏,所以车仍然能保持平稳行驶。
当车遇到不可逾越的障碍时,此车可以发挥其360度原地转向的超强避障功能,原地转向时只需将前后轮转向至各自轮轴线延长线通过车的重心,然后前轮1和后轮2差速,左轮3和右轮4轮差速即可,如图11所示。
Claims (7)
1、一种被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,其特征在于:它包括可转动的菱形车架(9)以及安装于车架(9)上具有独立驱动***的前轮(1)、后轮(2)、左轮(3)和右轮(4),所述前轮(1)和后轮(2)分别通过前悬架***(5)和后悬架***(6)固定于车架(9)上,左轮(3)和右轮(4)分别通过左悬架***(7)和右悬架***(8)固定于车架(9)上,所述前悬架***(5)和后悬架***(6)均由连接机构和转向机构组成。
2、根据权利要求1所述的被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,其特征在于:所述车架(9)包括安装有前轮(1)的前车架(11)和安装有后轮的后车架(12),后车架(12)的一端设有转轴(13),后车架(12)通过转轴(13)与前车架(11)铰接。
3、根据权利要求2所述的被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,其特征在于:所述前车架(11)上设有限位轴承座(14),后车架(12)的转轴(13)两端装设有限位块(15)并通过轴承与限位轴承座(14)定位。
4、根据权利要求3所述的被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,其特征在于:所述转轴(13)的轴线跟左轮(3)和右轮(4)轴线的水平距离为L1,转轴(13)的轴线跟前轮(1)轴线的水平距离为L2,2L1=L2。
5、根据权利要求1或2或3或4所述的被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,其特征在于:所述前悬架***(5)和后悬架***(6)中连接机构包括转向电机套筒(16)、轴承座(17)、角接触轴承(19)、锁紧螺帽(18)和连接臂(20),所述连接臂(20)与前轮(1)或后轮(2)固连,转向电机套筒(16)与车架(9)固连,角接触轴承(19)安装于轴承座(17)内,轴承座(17)与转向电机套筒(16)固连,连接臂(20)通过锁紧螺帽(18)与角接触轴承(19)内圈定位。
6、根据权利要求5所述的被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,其特征在于:所述转向机构包括转向电机(10),转向电机(10)固定于转向电机套筒(16)内,转向电机(10)的输出轴通过键与连接臂(20)上端相接,转向力矩通过连接臂(20)输送到前轮(1)或后轮(2)上。
7、根据权利要求6所述的被动摇臂式菱形四轮月球车移动***,其特征在于:所述前轮(1)或后轮(2)的接地点与转向电机(10)输出轴的轴心延长线不相交。
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CN105993376A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-10-12 | 福建农林大学 | 一种菱形四轮可避稻茬再生稻收割机及其使用方法 |
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2008
- 2008-01-21 CN CNU2008200521386U patent/CN201161536Y/zh not_active Expired - Lifetime
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