本發(fā)明涉及變徑輪，具體涉及一種單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、輪子是用不同材料制成圓形滾動物體，在交通運輸中非常有用，廣泛應(yīng)用在機器人、探測車、交通工具以及家用電器等諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的輪子在制造出以后，形狀和尺寸都是固定不變的，當(dāng)面對復(fù)雜的地面環(huán)境如凹凸不平路面、松軟路面時，傳統(tǒng)的輪子難以應(yīng)對，而可變輪徑的輪子通過放大自身輪徑輕松適應(yīng)上述路面狀況，由此，對于變徑輪的研究引起了關(guān)注。

2、在傳統(tǒng)的變徑輪設(shè)計中，輪子一般通過復(fù)雜的機構(gòu)如連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等其中一種或多種的結(jié)合來實現(xiàn)直徑的改變，輪子的寬度是不變的，然而輪子和地面為平面接觸，輪子直徑改變的過程中，其寬度保持不變，無法適應(yīng)不同直徑下輪子與地面的接觸面積，進一步影響輪子滾動過程中與地面之間的摩擦力以及平順性，從而導(dǎo)致輪子的適應(yīng)性差。

3、于是，我們提出了一種單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)，以解決上述背景技術(shù)中所提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)，包括中心軸，所述中心軸上轉(zhuǎn)動設(shè)有中心支座，所述中心支座與中心軸同軸，所述中心支座的外周面沿周向間隔設(shè)有旋轉(zhuǎn)支撐桿，所述旋轉(zhuǎn)支撐桿與中心支座鉸接，所述旋轉(zhuǎn)支撐桿遠離中心支座的一端鉸接有連接件，所述連接件遠離旋轉(zhuǎn)支撐桿的一端鉸接有剪叉組件，所述剪叉組件與相鄰剪叉組件之間通過剪叉支撐連接件連接，多個所述剪叉組件之間閉合形成一個多邊形結(jié)構(gòu)，所述剪叉支撐連接件與剪叉組件鉸接，所述剪叉支撐連接件上鉸接有支撐桿，所述支撐桿遠離剪叉支撐連接件的一端鉸接有變輪面組件。

4、進一步的，所述變輪面組件包括弧形桿件i，所述弧形桿件i的一端鉸接有弧形桿件ii，所述弧形桿件ii遠離弧形桿件i的一端鉸接有弧形剪叉桿ii，所述弧形剪叉桿ii遠離弧形桿件ii的一端鉸接有弧形桿件iii，所述弧形桿件iii遠離弧形剪叉桿ii的一端鉸接有弧形桿件iv，所述弧形桿件iv遠離弧形桿件iii的一端鉸接有弧形剪叉桿i，所述弧形剪叉桿i的中間位置與弧形剪叉桿ii的中間位置鉸接，所述弧形剪叉桿i遠離弧形桿件iv的一端與弧形桿件i遠離弧形桿件ii的一端鉸接，所述弧形桿件i、弧形桿件ii兩者的鉸接端通過支撐桿i與剪叉支撐連接件連接，所述弧形桿件iii、弧形桿件iv兩者的鉸接端通過支撐桿ii與剪叉支撐連接件連接。

5、進一步的，所述剪叉組件包括剪叉桿i和剪叉桿ii，所述剪叉桿i的中部位置與剪叉桿ii的中部位置鉸接，所述剪叉桿i的中部位置與連接件遠離旋轉(zhuǎn)支撐桿的一端鉸接。

6、進一步的，所述剪叉支撐連接件包括剪叉支撐連接件i和剪叉支撐連接件ii，所述剪叉支撐連接件i的一端與剪叉桿ii的一端鉸接，所述剪叉支撐連接件i的另一端與另一剪叉組件的剪叉桿i的一端鉸接，所述剪叉支撐連接件i的中部位置與支撐桿i的一端鉸接，所述支撐桿i的另一端與弧形桿件i、弧形桿件ii兩者的鉸接端鉸接，所述剪叉支撐連接件ii的一端與剪叉桿i的一端鉸接，所述剪叉支撐連接件ii的另一端與另一剪叉組件的剪叉桿ii的一端鉸接，所述剪叉支撐連接件ii的中部位置與支撐桿ii一端鉸接，所述支撐桿ii的另一端與弧形桿件iii、弧形桿件iv兩者的鉸接端鉸接。

7、進一步的，所述剪叉支撐連接件的形狀為v型結(jié)構(gòu)。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明既有以下技術(shù)效果：

9、本發(fā)明中，多個剪叉組件之間閉合形成一個多邊形結(jié)構(gòu)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)支撐桿帶動剪叉組件靠近或者遠離中心軸時，多邊形的邊長發(fā)生變化，單個的剪叉組件通過運動變形以使多邊形邊長長度發(fā)生變化，剪叉組件的運動帶動支撐桿運動，通過支撐桿運動帶動變輪面組件運動，從而實現(xiàn)輪子直徑發(fā)生改變的同時，輪面寬度隨之發(fā)生改變，當(dāng)輪子直徑變大時，輪面變窄，適應(yīng)高速、輕載、路況較好的情形，當(dāng)輪子直徑變小時，輪面變寬，適應(yīng)低速、重載、路況較差的情形，增加了輪子的適應(yīng)性。

10、再有，該可變輪式機構(gòu)為單自由度，控制方便，鎖定中心支座即可使整個機構(gòu)保持為具有剛性的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而保持輪子良好的圓弧度，使輪子具有良好的行駛平順性。

技術(shù)特征：

1.一種單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)，其特征在于，包括中心軸(1)，所述中心軸(1)上轉(zhuǎn)動設(shè)有中心支座(2)，所述中心支座(2)與中心軸(1)同軸，所述中心支座(2)的外周面沿周向間隔設(shè)有旋轉(zhuǎn)支撐桿(3)，所述旋轉(zhuǎn)支撐桿(3)與中心支座(2)鉸接，所述旋轉(zhuǎn)支撐桿(3)遠離中心支座(2)的一端鉸接有連接件(4)，所述連接件(4)遠離旋轉(zhuǎn)支撐桿(3)的一端鉸接有剪叉組件，所述剪叉組件與相鄰剪叉組件之間通過剪叉支撐連接件連接，多個所述剪叉組件之間閉合形成一個多邊形結(jié)構(gòu)，所述剪叉支撐連接件與剪叉組件鉸接，所述剪叉支撐連接件上鉸接有支撐桿，所述支撐桿遠離剪叉支撐連接件的一端鉸接有變輪面組件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)，其特征在于，所述變輪面組件包括弧形桿件i(801)，所述弧形桿件i(801)的一端鉸接有弧形桿件ii(802)，所述弧形桿件ii(802)遠離弧形桿件i(801)的一端鉸接有弧形剪叉桿ii(902)，所述弧形剪叉桿ii(902)遠離弧形桿件ii(802)的一端鉸接有弧形桿件iii(803)，所述弧形桿件iii(803)遠離弧形剪叉桿ii(902)的一端鉸接有弧形桿件iv(804)，所述弧形桿件iv(804)遠離弧形桿件iii(803)的一端鉸接有弧形剪叉桿i(901)，所述弧形剪叉桿i(901)的中間位置與弧形剪叉桿ii(902)的中間位置鉸接，所述弧形剪叉桿i(901)遠離弧形桿件iv(804)的一端與弧形桿件i(801)遠離弧形桿件ii(802)的一端鉸接，所述弧形桿件i(801)、弧形桿件ii(802)兩者的鉸接端通過支撐桿i(701)與剪叉支撐連接件連接，所述弧形桿件iii(803)、弧形桿件iv(804)兩者的鉸接端通過支撐桿ii(702)與剪叉支撐連接件連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)，其特征在于，所述剪叉組件包括剪叉桿i(601)和剪叉桿ii(602)，所述剪叉桿i(601)的中部位置與剪叉桿ii(602)的中部位置鉸接，所述剪叉桿i(601)的中部位置與連接件(4)遠離旋轉(zhuǎn)支撐桿(3)的一端鉸接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)，其特征在于，所述剪叉支撐連接件包括剪叉支撐連接件i(501)和剪叉支撐連接件ii(502)，所述剪叉支撐連接件i(501)的一端與剪叉桿ii(602)的一端鉸接，所述剪叉支撐連接件i(501)的另一端與另一剪叉組件的剪叉桿i(601)的一端鉸接，所述剪叉支撐連接件i(501)的中部位置與支撐桿i(701)的一端鉸接，所述支撐桿i(701)的另一端與弧形桿件i(801)、弧形桿件ii(802)兩者的鉸接端鉸接，所述剪叉支撐連接件ii(502)的一端與剪叉桿i(601)的一端鉸接，所述剪叉支撐連接件ii(502)的另一端與另一剪叉組件的剪叉桿ii(602)的一端鉸接，所述剪叉支撐連接件ii(502)的中部位置與支撐桿ii(702)一端鉸接，所述支撐桿ii(702)的另一端與弧形桿件iii(803)、弧形桿件iv(804)兩者的鉸接端鉸接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)，其特征在于，所述剪叉支撐連接件的形狀為v型結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種單自由度直徑和寬度可變輪式機構(gòu)，包括中心軸，所述中心軸上轉(zhuǎn)動設(shè)有中心支座，所述中心支座的周面沿周向間隔設(shè)有旋轉(zhuǎn)支撐桿，所述旋轉(zhuǎn)支撐桿與中心支座鉸接，所述旋轉(zhuǎn)支撐桿遠離中心支座的一端鉸接有連接件，所述連接件遠離旋轉(zhuǎn)支撐桿的一端鉸接有剪叉組件，所述剪叉組件與相鄰剪叉組件之間通過剪叉支撐連接件連接，多個所述剪叉組件之間閉合形成一個多邊形結(jié)構(gòu)，所述剪叉支撐連接件與剪叉組件之間鉸接，所述剪叉支撐連接件上鉸接有支撐桿，所述支撐桿遠離剪叉支撐連接件的一端鉸接有變輪面組件。該可變輪式機構(gòu)單自由度驅(qū)動，控制方便，直徑改變的同時，輪面寬度隨之發(fā)生改變，適應(yīng)性強。

技術(shù)研發(fā)人員：孔凡臣,國興洋,王加祥,孟祥龍,靳宣強,叢曉峰
受保護的技術(shù)使用者：山東省機械設(shè)計研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30