CN212354202U - 一种具有多行走模式的轮履复合行走装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种具有多行走模式的轮履复合行走装置,包括变档换速***、变轴距传动***、末端定轴传动***、承载***、外壳、车轮和履带。变档换速***位于装置中心,用来切换行走模式。变轴距传动***安装在变档换速***与末端定轴传动***之间,通过承载***改变长度,从而改变主轴与末端从动轴的轴距,实现对履带的张紧。承载***用于控制变轴距传动***和末端定轴传动***的位置以及通过电磁离合器使整个装置完成滚动前进。末端定轴传动***用来驱动车轮或履带行走。优点在于,本实用新型能够实现三种行走模式,且切换简便,通过性良好,适用于机器人或工程机械等领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车辆多功能行走机构,具体涉及一种具有多行走模式的轮履复合行走装置。
背景技术
目前传统车辆均使用轮式或履带式单一行走装置,轮式行走机构应用最广,它能够达到较高的运动速度,效率高,转弯灵活,制造成本低,理论技术较成熟,控制简单,但对地面的依赖性较强,由于车轮与地面的接触面积小,接地比压大,易在湿滑和柔软地面上打滑和沉陷,因此,轮式行走机构虽有较高的机动性,但越障爬坡能力有限。履带式行走机构是一种自铺路面形式的行走机构,因此具有以下优点:地面接触面积大,接地比压小,牵引附着性和越野机动性好,最重要的是其越障爬坡能力要优于轮式行走机构,但机动性较差,另外钢制履带对水泥路面的破坏性大,且维修维护成本较高。因此,为了弥补轮式或履带式单一行走装置的缺点,设计将轮式结构、履带式结构优点相互融合的结构是理想之选。
发明内容
为此,本实用新型提供一种具有多行走模式的轮履复合行走装置,用以解决单一行走模式切换问题。
本实用新型所采取的技术方案如下:一种具有多行走模式的轮履复合行走装置,其特征在于:包括变档换速***、变轴距传动***、末端定轴传动***、承载***、车轮和履带;
所述变档换速***与所述变轴距传动***通过齿轮系相连,驱动所述变轴距传动***绕自身轴线旋转;
所述变档换速***与所述承载***通过电磁离合器相连,根据所述电磁离合器的离合状态,控制所述承载***绕所述变档换速***轴线旋转,或者不旋转;
所述变轴距传动***与所述承载***相连,长度同步可调;
所述变轴距传动***与所述承载***各有三套,均呈星型结构布置;
所述变轴距传动***的末端驱动连接所述末端定轴传动***,所述末端定轴传动***绕自身轴线旋转;
所述末端定轴传动***上安装车轮或者履带,当安装履带时,所述履带同时绕过三套所述末端定轴传动***。
进一步,所述变速换挡***,包括主轴,在主轴上安装主轴锥齿轮,所述主轴锥齿轮与所述变轴距传动***通过锥齿轮啮合连接。
进一步,所述变轴距传动***具有可伸缩旋转轴,所述可伸缩旋转轴在所述承载***的带动下调节长度。
进一步,所述变轴距传动***与所述末端定轴传动***通过锥齿轮啮合连接。
进一步,所述承载***设置有气缸/液压缸,所述气缸/液压缸的活塞杆端连接所述变轴距传动***。
进一步,所述末端定轴传动***通过一组主、从动齿轮变速传动,与所述从动齿轮同轴安装有联轴器和板孔齿轮,其中在所述联轴器上安装所述车轮,在所述板孔齿轮上安装所述履带。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果体现在:
1.本实用新型与现有技术相比能够实现三种行走方式,分别为轮式行进,履带式行进以及整体滚动行进。
2.本实用新型结构简单,通用性强,功能切换简单便利,将两种传统行进方式相融合,趋避单一行走方式的缺点,融合两种行进方式优点;在平坦硬质路面选择轮式行走,提高行驶速度,降低功率消耗;在松软有障碍路面选择履带式行走,增大接地比压,通过障碍路段;在有较大障碍的路面,可采用整体滚动行进的方式。
3.本实用新型通用性良好,可应用于机器人和工程机械等领域。
附图说明
图1为实施例示出的总体结构示意图。
图2-1为实施例示出的轮式行走机构示意图。
图2-2为实施例示出的履带式行走机构示意图。
图3为实施例示出的变档换速***结构示意图。
图4为实施例示出的变轴距传动***结构示意图。
图5为实施例示出的末端定轴传动***结构示意图。
图6为实施例示出的承载负荷***结构示意图。
图中:1-变速换挡***;1.1-主轴;1.2-主轴轴承;1.3-主轴锥齿轮;1.4-主轴套筒;1.5-电磁离合器;1.6-气缸基座;
2-变轴距传动***;2.1-空心传动轴锥齿轮;2.2-固定螺栓;2.3-空心传动轴;2.4-空心传动轴前轴承;2.5-空心传动轴后轴承;2.6-上轴承套筒;2.7-连接板;2.8-下轴承套筒;2.9-花键轴锥齿轮;2.10垫片;2.11-花键轴;
3-末端定轴传动***;3.1-固定螺栓;3.2-左挡圈;3.3-左联轴器;3.4-从动轴套筒a;3.5-板孔齿轮a;3.6-前挡板;3.7-下阶梯轴;3.8-从动齿轮;3.9-圆锥滚子轴承;3.10-后挡板;3.11-挡板螺栓;3-12右挡圈;3.13-右联轴器;3.14-从动轴套筒b;3.15板孔齿轮b;3.16-上阶梯轴球轴承;3.17-上阶梯轴;3.18-上阶梯轴锥齿轮;3.19-主动齿轮;
4-承载***;4.1-气缸;4.2-连杆;4.3-连杆螺栓;
5-壳体;6-车轮;7-履带。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述,但本领域的技术人员应该知道,以下实施例并不是对本实用新型技术方案作的唯一限定,凡是在本实用新型技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动,均应视为属于本实用新型的保护范围。
如图1所示,实施例提供一种具有多行走模式的轮履复合行走装置,包括变档换速***1、变轴距传动***2、末端定轴传动***3、承载***4、外壳5、车轮6和履带7。
变档换速***1位于装置中心,一端通过锥齿轮与变轴距传动***2相连,另一端通过电磁离合器与承载***4固连;变轴距传动***2的***长度随着承载***4的***长度同时增加或减小;变轴距传动***2的首端与变档换速***1相连,变轴距传动***2的末端与末端轴传动***3相连,末端定轴传动***3上安装车轮6或者履带7;外壳5用于保护在变轴距传动***2的外侧和承载***4的外侧。
该装置可以分为轮式行走和履带式行走两种机构,如果末端定轴传动***3上装车轮6,不装履带7,则为轮式行走机构,如图2-1所示;如果不装车轮6而装履带7,则为履带式行走机构,如图2-2所示。
轮式行走时,变档换速***1将动力通过锥齿轮经变轴距传动***2传递至末端定轴传动***3,末端定轴传动***3通过联轴器驱动车轮6转动。
轮履切换时,将车轮6拆下,换上履带7,改变承载***4和变轴距传动***2的***长度对履带进行张紧。
履带式行走时,变档换速***1将动力通过锥齿轮经变轴距传动***2传递至末端定轴传动***3,末端定轴传动***3通过齿轮组驱动履带7行走。
滚动越障时,变速换挡***1将动力通过电磁离合器直接传递给承载***4,在保留原有传动过程的情况下,使整个装置能够绕中心轴线转动,进行越障。
具体地,变档换速***1、变轴距传动***2、末端定轴传动***3、承载***4主体结构介绍如下:
一、变档换速***1的结构:
如图3所示,变档换速***1由主轴1.1、主轴轴承1.2、主轴锥齿轮1.3、主轴套筒1.4、电磁离合器1.5和气缸基座1.6组成。
主轴1.1的驱动力来自于车辆驱动***。主轴1.1上固定主轴轴承1.2,用于对外壳5限位。主轴1.1上同时还固定主轴锥齿轮1.3和电磁离合器1.5,主轴1.1通过键连接带动主轴锥齿轮1.3和电磁离合器1.5内圈。主轴套筒1.4安装在主轴锥齿轮1.3与电磁离合器1.5之间进行限位。主轴锥齿轮1.3对外与变轴距传动***2的锥齿轮进行啮合连接。电磁离合器1.5外圈通过销与气缸基座1.6相连,当电磁离合器1.5通电时,电磁离合器内圈与外圈相连接,使电磁离合器1.5外圈带动气缸基座1.6旋转,气缸基座1.6用于安装承载***4的气缸。
二、变轴距传动***2的结构:
如图4所示,变轴距传动***2由空心传动轴锥齿轮2.1、固定螺栓2.2、空心传动轴2.3、空心传动轴前轴承2.4、空心传动轴后轴承2.5、上轴承套筒2.6、连接板2.7、下轴承套筒2.8、花键轴锥齿轮2.9、垫片2.10、花键轴2.11组成。
空心传动轴锥齿轮2.1与变档换速***1的主轴锥齿轮1.3啮合。空心传动轴2.3通过固定在轴上的空心传动轴前轴承2.4和空心传动轴后轴承2.5对外壳5进行限位。
空心传动轴2.3通过花键与花键轴2.11连接,空心传动轴2.3和花键轴2.11构成可伸缩旋转轴,两轴既可以一同旋转,花键轴2.11也可以沿轴向伸缩;花键轴2.11上放置了推力轴承和轴球轴承,由上轴承套筒2.6和下轴承套筒2.8对轴承进行限位固定,花键轴2.11既可以在轴承内转动传递扭矩,又可以在套筒的外力作用下沿轴向移动,改变总体长度。上轴承套筒2.6和下轴承套筒2.8对接端设置有连接板2.7,通过螺柱连接,连接板2.7通过螺柱与承载***4固连,所以变轴距传动***2的***长度可以由承载***4决定;花键轴2.11端部安装花键轴锥齿轮2.9,花键轴锥齿轮2.9对外用于与末端定轴传动***3的锥齿轮啮合,动力从变档换速***1传向变轴距传动***2,再传向末端定轴传动***3。
三、末端定轴传动***3的结构:
如图5所示,末端定轴传动***3由固定螺栓3.1、左挡圈3.2、左联轴器3.3、从动轴套筒a 3.4、板孔齿轮a 3.5、前挡板3.6、下阶梯轴3.7、从动齿轮3.8、圆锥滚子轴承3.9、后挡板3.10、挡板螺柱3.11、右挡圈3.12、右联轴器3.13、从动轴套筒b 3.14、板孔齿轮b3.15、上阶梯轴球轴承3.16、上阶梯轴3.17、上阶梯轴锥齿轮3.18和主动齿轮3.19组成。
下阶梯轴3.7上套设有左挡圈3.2、左联轴器3.3、从动轴套筒a 3.4、板孔齿轮a3.5、前挡板3.6、从动齿轮3.8、圆锥滚子轴承3.9、后挡板3.10、右挡圈3.12、右联轴器3.13、从动轴套筒b 3.14、板孔齿轮b 3.15这些件。上阶梯轴3.17上套设有上阶梯轴锥齿轮3.18和主动齿轮3.19。
下阶梯轴3.7上的结构为对称结构,以从动齿轮3.8为中心,左、右侧安装挡圈、联轴器、从动轴套筒、板孔齿轮、挡板。就左侧结构为例来讲,固定螺栓3.1从轴端固定左挡圈3.2,利用左挡圈3.2和从动轴套筒a 3.4从两侧对左联轴器3.3进行限位,左联轴器3.3内侧安装从动轴套筒a 3.4,利用轴肩和从动轴套筒a 3.4对板孔齿轮a 3.5进行限位。从动齿轮3.8利用两侧的圆锥滚子轴承3.9限位;前挡板3.6和后挡板3.10通过挡板螺柱3.11连接,整体用于连接上阶梯轴3.17,上阶梯轴3.17通过安装在前挡板3.6和后挡板3.10里的球轴承进行定位。上阶梯轴锥齿轮3.18用于啮合连接轴距传动***2的花键轴锥齿轮2.9;主动齿轮3.19啮合连接从动齿轮3.8。上阶梯轴锥齿轮3.18与轴距传动***2的花键轴锥齿轮2.9啮合连接,将动力传递至上阶梯轴3.17;上阶梯轴3.17通过主动齿轮3.19和从动齿轮3.8的啮合带动下阶梯轴3.7转动。下阶梯轴3.7与板孔齿轮a 3.5、板孔齿轮b 3.15之间采用键连接;在履带式行走时,用板孔齿轮a 3.5和板孔齿轮b 3.15带动履带7运行。左联轴器3.3和右联轴器3.13安装在下阶梯轴3.7两端,通过左挡圈3.2、右挡圈3.12和固定螺栓3.1固定,在轮式行走时,由联轴器带动车轮6转动。
前挡板3.6通过螺栓与承载***4连接,使末端定轴传动***3能够固定在承载***4上。末端定轴传动***3可以随着承载***长度的增加或减小调整与主轴1.1的中心距。
四、承载***4的结构:
如图6所示,承载***4由气缸4.1(或液压缸)、连杆4.2和连杆螺栓4.3组成。本实用新型承载***4采用气缸或液压缸均可,此处采用气缸。气缸4.1安装在变档换速***1的气缸基座1.6上。连杆4.2焊接在气缸4.1的活塞杆伸出端,通过连杆螺栓4.3与连接板2.7连接,使变轴距传动***2能够与气缸4.1一起运动。活塞杆尾部通过螺纹连接与末端定轴传动***3的前挡板3.6上螺纹柱固连,使末端定轴传动***3能够与气缸4.1一起运动。
该装置的变轴距传动***2和承载***4都呈星型结构布局。以主轴1.1为轴心,沿主轴锥齿轮1.3周向呈120°均匀啮合三套呈星型布局的变轴距传动***2,在气缸基座1.6上连接三套呈星型布局的承载***4;每一组并排设置的变轴距传动***2和承载***4末端都对应连接一套末端定轴传动***3。因此在装置上会安装有三组车轮6,或者一根由三套末端定轴传动***3共同支撑的履带7。
轮式行走时,变档换速***1将动力通过主轴锥齿轮1.3经变轴距传动***2传递至末端定轴传动***3,末端定轴传动***3通过左联轴器3.3、右联轴器3.13及轮毂驱动车轮6转动,其中有两组车轮着地行走。
由轮式行走状态切换至履带式行走状态时,拆卸车轮6,安装履带7。沿气缸基座1.6周向呈120°均匀布置的三个气缸4.1的活塞杆伸出,通过与活塞杆固连的连接板2.7和前挡板3.6使变轴距传动***2和末端定轴传动***3与承载***4一起伸长,实现对履带7的张紧。
履带式行走时,变档换速***1将动力通过主轴锥齿轮1.3经变轴距传动***2传递至末端定轴传动***3,末端定轴传动***3通过板孔齿轮组驱动履带7行走。
本装置还可以滚动越障,滚动越障时,变速换挡***1将动力通过电磁离合器1.5直接传递给承载***4,使承载***4随轴一起转动,在保留原有传动过程的情况下,使整个装置能够绕中心轴转动,进行越障。
Claims (6)
1.一种具有多行走模式的轮履复合行走装置,其特征在于:包括变档换速***、变轴距传动***、末端定轴传动***、承载***、车轮和履带;
所述变档换速***与所述变轴距传动***通过齿轮系相连,驱动所述变轴距传动***绕自身轴线旋转;
所述变档换速***与所述承载***通过电磁离合器相连,根据所述电磁离合器的离合状态,控制所述承载***绕所述变档换速***轴线旋转,或者不旋转;
所述变轴距传动***与所述承载***相连,长度同步可调;
所述变轴距传动***与所述承载***各有三套,均呈星型结构布置;
所述变轴距传动***的末端驱动连接所述末端定轴传动***,所述末端定轴传动***绕自身轴线旋转;
所述末端定轴传动***上安装车轮或者履带,当安装履带时,所述履带同时绕过三套所述末端定轴传动***。
2.根据权利要求1所述的具有多行走模式的轮履复合行走装置,其特征在于:所述变档换速***,包括主轴,在主轴上安装主轴锥齿轮,所述主轴锥齿轮与所述变轴距传动***通过锥齿轮啮合连接。
3.根据权利要求1所述的具有多行走模式的轮履复合行走装置,其特征在于:所述变轴距传动***具有可伸缩旋转轴,所述可伸缩旋转轴在所述承载***的带动下调节长度。
4.根据权利要求1所述的具有多行走模式的轮履复合行走装置,其特征在于:所述变轴距传动***与所述末端定轴传动***通过锥齿轮啮合连接。
5.根据权利要求1所述的具有多行走模式的轮履复合行走装置,其特征在于:所述承载***设置有气缸/液压缸,所述气缸/液压缸的活塞杆端连接所述变轴距传动***。
6.根据权利要求1所述的具有多行走模式的轮履复合行走装置,其特征在于:所述末端定轴传动***通过一组主、从动齿轮变速传动,与所述从动齿轮同轴安装有联轴器和板孔齿轮,其中在所述联轴器上安装所述车轮,在所述板孔齿轮上安装所述履带。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113386872A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-14 | 中国人民解放军国防科技大学 | 轮履切换式变体轮、轮履切换式驱动行走机构及轮履切换方法 |
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