專利名稱:越障驅動行走機構的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種越障驅動行走機構,屬于車輛行走系統(tǒng)。該機構 采用機械強制越障連續(xù)行走方式,具有較強的地面適應能力,能夠在 泥濘打滑、凹凸不平等不利作業(yè)條件下的復雜路面驅動行走。 技術背景為了在各種凹凸不平等復雜路面上行進,要求行走系統(tǒng)具有較強 的越障能力和較高的靈活性、適應性,人們設計了各種行走機構以期 滿足這種需求。在哈爾濱工業(yè)大學學報2003年第2期發(fā)表的文章《行星越障輪 式月球車的設計》中,描述月球車的每個行星越障輪都是一個只有一 個中心輪的差動輪系,車輪與系桿外端行星輪固連,在中心輪上有獨 立的驅動。實際上,該差動輪系只是在定軸輪系和行星輪系之間轉化, 控制兩側中心輪上的驅動轉速,可以實現(xiàn)直線行駛、轉向和自動越障 功能。由于系桿不是直接被驅動而是被動轉動,所以其越障能力相對 較低。申請?zhí)枮?4236978.5的實用新型專利"登攀輪",描述的每個登 攀輪是在行星輪系和定軸輪系之間轉化,與"月球車"的區(qū)別有三點 一是只有一個動力,采用控制機構來驅動不同的構件,二是越障時同 時驅動兩側輪系的系桿,使兩側輪架同時越障,三是轉向時只驅動一側中心輪,而另一側靜止,其轉向和越障都不靈活。申請?zhí)枮?00580008392.5的發(fā)明專利,描述的每個車輪機構都是有兩個中心輪 的差動輪系,車輪與系桿固連,主動力驅動兩側車輪機構的一個中心 輪,左右側各有一輔助動力分別驅動對應車輪機構的另一中心輪,可 以控制車輛的直線行駛和轉向,只適用于平地行走,無法實現(xiàn)越障。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的是要提供一種越障驅動行走機構,采用差動越障輪 系和定軸行走輪系共同驅動行走機構,驅動車輪連續(xù)式越障、行走, 能夠在凹凸不平的復雜路面等不利作業(yè)條件下直線行駛、轉向和跨越 障礙。為了達到本發(fā)明的目的所采取的技術方案包括差動輪系由系桿3、中心齒輪4、行星齒輪5組成,越障輪6與行星齒輪5固連同軸 轉動,錐齒輪2與系桿3固連同軸轉動,錐齒輪17與圓柱齒輪18固 連同軸轉動并與錐齒輪2形成90。嚙合傳動,構成越障輪系 18-17-2-3-4-5-6,圓柱齒輪7、 8定軸嚙合傳動,行走輪9通過長閉 式扭矩離合器12與圓柱齒輪8同軸聯(lián)接并繞車軸11轉動,構成行走 輪系7-8-11-12-9,由行走輪系和越障輪系組成右半驅動裝置 18-17-2-3-4-5-6-7-8-11-12-9,與右半驅動裝置的結構、幾何參數(shù) 和連接組合形式完全相同對稱的左半驅動裝置 18廠17「2廠3廣4廠5廠6i-7廠8廠ll廠12廠9!在保證圓柱齒輪18與18!正 確嚙合傳動條件下沿前進方向對稱布置于傾角架19上,傾角架19相 對于車架20可以繞車軸11轉動傾角|3,錐齒輪l、中心齒輪4和+、圓柱齒輪7和7!由主軸10固連并在傾角架19上同軸轉動,錐齒輪 13與圓柱齒輪15固連同軸轉動并與錐齒輪1形成90。嚙合傳動,錐 齒輪14與圓柱齒輪16固連同軸轉動并與錐齒輪2形成90。嚙合傳動, 圓柱齒輪15、 16保持正確嚙合傳動,驅動力驅動圓柱齒輪15,構成 本發(fā)明越障驅動行走機構(如圖1)。錐齒輪1、 2、 2i和系桿3、 及中心齒輪4、 ^以及圓柱齒輪7、 7,具有同一理論回轉軸線,差動 輪系3-4-5、 3廠4廣5i中各齒輪滿足正確嚙合傳動條件,錐齒輪副 2-17、 2廠17!、 2-14、 1-13及圓柱齒輪副7-8、 7廠8i、 18-18!、 15-16 中各齒輪滿足正確嚙合傳動條件;驅動力轉速為nd,行走輪9和& 轉速相等均為n9=n91=ndxZ7xZl3/Z8/Zl,越障輪6和轉速相等均為 n6二n6尸ridXZ4XZi3/z5/Zi+nd(l+Z4/z5) xZl5xZl4/Zl6/z2, na正向及越障輪、行 走輪轉向如圖l所示;當車輛正常行駛時,由行走輪9、 9,驅動車輛 行走,當車輛需要越障時,由越障輪6、 6p驅動車輛越障,并與行走 輪9、 A配合共同驅動車輛行走,車輛轉向時行走機構通過改變長閉 式扭矩離合器12,或12的接觸狀態(tài)并輔以對左、右車輪的機械制動 實現(xiàn),長閉式扭矩離合器12及12,同時閉合時車輛直線行駛。上述越障驅動行走機構中,行星齒輪5沿圓周方向可以均布k(k =2、 3、 4、 5、 6、…)個于系桿3上,同時越障輪6的個數(shù)亦為k個o上述越障驅動行走機構中,在中心齒輪4和行星齒輪5之間沿徑 向在系桿3上可串聯(lián)2 (或4、 6、 8、 10、…)個行星齒輪(如圖2、 圖3),串聯(lián)的行星齒輪越多,在所有行星齒輪半徑不變的條件下越障輪6和&軸線的回轉半徑越大,行走輪9和&半徑亦相應變大, 機構的越障能力增強。上述越障驅動行走機構中,傾角架19相對于車架20繞車軸11 轉動的傾角p可以調節(jié)(如圖4),行走過程中必須固定,可以提高 行走系統(tǒng)對路面的適應性。
圖1為越障驅動行走機構的機構簡圖;圖2為串聯(lián)2個行星齒輪的越障驅動行走機構的機構簡圖; 圖3為串聯(lián)2個行星齒輪]^5時的越障驅動行走機構簡圖; 圖4為傾角(3〉0時越障驅動行走機構運動過程示意圖; 圖5為越障驅動行走機構越障過程示意圖; 圖6為越障驅動行走機構組成車輛行走系統(tǒng)示意圖。 具體實施方案下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。圖l所示為越障驅動行走機構的機構簡圖,差動輪系由系桿3、 中心齒輪4、行星齒輪5組成,差動輪系中各齒輪均為圓柱齒輪且各 齒輪模數(shù)m、壓力角a相等,滿足正確嚙合傳動條件,越障輪6與行 星齒輪5固連同軸轉動,越障輪6可以為氣胎輪或多齒鋼輪,錐齒輪 2與系桿3固連同軸轉動,錐齒輪17與錐齒輪2形成90°嚙合傳動, 圓柱齒輪18與錐齒輪17固連同軸轉動,形成越障輪系 18-17-2-3-4-5-6,圓柱齒輪7、 8定軸嚙合傳動,行走輪9通過長閉 式扭矩離合器12與圓柱齒輪8同軸聯(lián)接并繞車軸11轉動,行走輪9為氣胎輪,形成行走輪系7-8-11-12-9,由行走輪系和越障輪系構成 右半驅動裝置18-17-2-3-4-5-6-7-8-11-12-9,與其結構、幾何參數(shù) 和連接組合形式完全相同對稱的左半驅動裝置 18廣17廠2廣3廠4廠5廠6廠7廠8廠11廠12廠^在保證圓柱齒輪18與18!正 確嚙合傳動條件下沿前進方向對稱布置于傾角架19上,傾角架19相 對于車架20可以繞車軸11轉動傾角p,錐齒輪l、中心齒輪4和4,、 圓柱齒輪7和7,由主軸10固連并在傾角架19上同軸轉動,錐齒輪 13與錐齒輪1形成90°嚙合傳動,圓柱齒輪15與錐齒輪13固連同軸 轉動,錐齒輪14與錐齒輪2形成90。嚙合傳動,圓柱齒輪16與錐齒 輪14固連同軸轉動,圓柱齒輪15、 16保持正確嚙合傳動,構成越障 驅動行走機構。錐齒輪l、 2、 2i和系桿3、 3,及中心齒輪4、 4,以及 圓柱齒輪7、 具有同一理論回轉軸線,錐齒輪副2-17、 2廣17h 2-14、 1-13及圓柱齒輪副7-8、 7廣8h 18-18" 15-16中各齒輪滿足正確嚙 合傳動條件;驅動力驅動圓柱齒輪15轉速為nd,行走輪9和A轉速 相等均為n9=n91=ndxZ7xZl3/z8/Zl ,越障輪6和6,轉速相等均為 n^n6產ndXZ4xz"/z5/Zi+rid(l+Z4/z5) xZl5xZl4/Zl6/Z2, rid正向及越障輪、行 走輪轉向如圖l所示;當車輛正常行駛時,由定軸轉動的行走輪9、 9i驅動車輛行走,當車輛需要越障時,由越障輪6、 6,的公轉和自轉 驅動車輛越障,并與行走輪9、 ^配合共同驅動車輛行走;車輛轉向 時行走機構通過改變長閉式扭矩離合器12,或12的接觸狀態(tài)并輔以 對左、右車輪的機械制動實現(xiàn),右轉彎時脫開右邊長閉式扭矩離合器 12并依據(jù)路面狀況及轉彎條件輔以對右行走輪9機械制動,左轉彎時脫開左邊長閉式扭矩離合器12i并依據(jù)路面狀況及轉彎條件輔以對 左行走輪A機械制動,長閉式扭矩離合器12及12,同時閉合時車輛 直線行駛;越障驅動行走機構動力是通過相嚙合的圓柱齒輪副15-16 分配到錐齒輪副13-1和14-2, 一路由錐齒輪1通過主軸10驅動中 心齒輪4、 4!和圓柱齒輪7、 通過圓柱齒輪副7-8、 7廠8i分別驅 動行走輪9、 A,另一路由錐齒輪2直接驅動系桿3同時通過錐齒輪 副2-17、圓柱齒輪副18-18,和錐齒輪副17i-2i間接驅動系桿3n進 而通過差動輪系由行星齒輪5、 5i分別驅動越障輪6、 6P實現(xiàn)車輛 的各種行駛狀態(tài)。圖2所示為串聯(lián)2個行星齒輪的越障驅動行走機構的機構簡圖, 在中心齒輪4和行星齒輪5之間沿徑向在系桿3上串聯(lián)兩個行星齒輪 21、 22,組成差動輪系3-4-21-22-5,差動輪系中各齒輪均為圓柱齒 輪且各齒輪模數(shù)m、壓力角a相等,滿足正確嚙合傳動條件,其它配 置方式、組合條件、各齒輪齒數(shù)不變時行走輪9、 A和越障輪6、 6, 轉速和轉向不變;通過增加串聯(lián)的行星齒輪個數(shù)(偶數(shù)保持越障輪6、的自轉轉向不變),在所有行星齒輪半徑不變的條件下越障輪6、 6t軸線的回轉半徑變大,行走輪9、 9t半徑亦相應變大,機構的越障 能力和行走通過能力都會相應增強,同時提供了增加行星齒輪組數(shù)k 的條件;圖3所示為串聯(lián)2個行星齒輪k=5時的越障驅動行走機構簡 圖,行星齒輪組21-22-5在系桿3上沿圓周方向均布5組,同時越障 輪6的個數(shù)亦為5個,實現(xiàn)行走機構的穩(wěn)定行駛和連續(xù)越障。圖4所示為傾角p>0時越障驅動行走機構運動過程示意圖,為 提高行走系統(tǒng)對路面的適應性,通過調節(jié)傾角架19相對于車架20繞 車軸11轉動的傾角p,可以適應泥濘路面打滑狀態(tài)行駛或連續(xù)上下 坡路面的越障行駛,行駛過程中傾角(3必須固定,即傾角架19和車架20鎖為一體,對于車輛正常行駛時傾角(3=0且傾角架19和車架 20鎖為一體,以保持系統(tǒng)行駛的穩(wěn)定性。圖5所示為越障驅動行走機構越障過程示意圖,行走機構依靠行 走輪9、 A與地面的摩擦力來驅動,正常行駛過程中傾角P=0,越障 輪6、 6,不干涉行走輪行走;當行走輪9遇到不可自行越過的障礙物 時,行走輪9與地面打滑,越障輪6依靠公轉和自轉驅動越障,越障 后仍由行走輪驅動機構前進;當行走機構在泥濘、打滑路面行駛時, 調整傾角架19前傾或后傾使卩〉0,并將傾角架19和車架20鎖為一 體,此時行走機構依靠行走輪9、 9i與越障輪6、 6i共同驅動行駛。圖6所示為越障驅動行走機構組成車輛行走系統(tǒng)示意圖,在車架20上沿前進方向并列兩個支撐后輪形成前輪驅動行走系統(tǒng),可以在 車架20上沿前進方向并列兩個支撐前輪形成后輪驅動行走系統(tǒng),也 可以在車架20上沿前進方向并列兩組越障驅動行走機構,形成四輪 驅動行走系統(tǒng),具有更強的驅動行走和越障能力。
權利要求
1、越障驅動行走機構包括差動輪系由系桿3、中心齒輪4、行星齒輪5組成,越障輪6與行星齒輪5固連同軸轉動,錐齒輪2與系桿3固連同軸轉動,錐齒輪17與圓柱齒輪18固連同軸轉動并與錐齒輪2形成90°嚙合傳動,構成越障輪系18-17-2-3-4-5-6,圓柱齒輪7、8定軸嚙合傳動,行走輪9通過長閉式扭矩離合器12與圓柱齒輪8同軸聯(lián)接并繞車軸11轉動,構成行走輪系7-8-11-12-9,其特征在于,由行走輪系和越障輪系組成右半驅動裝置18-17-2-3-4-5-6-7-8-11-12-9,與右半驅動裝置的結構、幾何參數(shù)和連接組合形式完全相同對稱的左半驅動裝置181-171-21-31-41-51-61-71-81-111-121-91在保證圓柱齒輪18與181正確嚙合傳動條件下沿前進方向對稱布置于傾角架19上,傾角架19相對于車架20可以繞車軸11轉動傾角β,錐齒輪1、中心齒輪4和41、圓柱齒輪7和71由主軸10固連并在傾角架19上同軸轉動,錐齒輪13與圓柱齒輪15固連同軸轉動并與錐齒輪1形成90°嚙合傳動,錐齒輪14與圓柱齒輪16固連同軸轉動并與錐齒輪2形成90°嚙合傳動,圓柱齒輪15、16保持正確嚙合傳動,驅動力驅動圓柱齒輪15,進而驅動行走輪9及越障輪6轉動。
2、 根據(jù)權利要求1所述的越障驅動行走機構,其特征在于,行星齒 輪5沿圓周方向可以均布k (k=2、 3、 4、 5、 6、…)個于系桿3 上,同時越障輪6的個數(shù)亦為k個。
3、 根據(jù)權利要求1所述的越障驅動行走機構,其特征在于,在中心 齒輪4和行星齒輪5之間沿徑向在系桿3上可以串聯(lián)p (偶數(shù)p =2、 4、 6、 8、 10、…)個行星齒輪。
4、 根據(jù)權利要求1所述的越障驅動行走機構,其特征在于,傾角架 19相對車架20繞車軸11轉動傾角p可以調節(jié),行走過程中固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種越障驅動行走機構,屬于車輛行走系統(tǒng)。技術方案包括差動越障輪系和定軸行走輪系構成機構的右半驅動裝置,完全相同對稱的左半驅動裝置沿前進方向對稱布置于傾角架上,驅動力同時驅動越障和行走輪系,實現(xiàn)車輛的正常行駛、越障和轉向等行駛狀態(tài)。該機構采用機械強制越障連續(xù)行走方式,越障能力強,工作可靠。
文檔編號B60K17/04GK101323256SQ200810116439
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權日2008年7月10日
發(fā)明者劉平義, 張紹英, 李海濤, 董李揚, 魏文軍 申請人:中國農業(yè)大學