一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，屬于履帶車輛的鉸接機(jī)構(gòu)。后車支座組與中間連接架固定連接，中間連接架通過銷一與前車支架鉸接，俯仰油缸組件一端與后車支座組件鉸接、另一端與前車上支座和前車支架鉸接，前車下支座通過銷二與前車支架下方鉸接，左轉(zhuǎn)向油缸組件和右轉(zhuǎn)向油缸組件分別與前車支架兩側(cè)鉸接。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，加工制造容易，維修也較為方便，便于油缸管路的鋪設(shè)，通過本結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)車輛前后車體轉(zhuǎn)向、俯仰、扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大大地增強(qiáng)了車輛的通過能力和越野性能。
【專利說明】
一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于一種履帶車輛的鉸接機(jī)構(gòu)，應(yīng)用于雙節(jié)履帶車輛，將鉸接履帶車的前后車體連接起來，以實(shí)現(xiàn)兩節(jié)車體相對(duì)轉(zhuǎn)向、俯仰及水平扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]采用三自由度鉸接機(jī)構(gòu)的鉸接履帶車輛的最大特點(diǎn)就是可以行走在各種復(fù)雜的路面上，前后車體通過鉸接機(jī)構(gòu)連接，使前后車體可實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)向、俯仰和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)向和俯仰運(yùn)動(dòng)具有可控性，兩節(jié)車體就可以隨著地形的變化做出相應(yīng)的調(diào)整，使有限的履帶長度能盡可能地保持與地面的接觸，進(jìn)而獲得很高的通過能力。因此采用這種鉸接機(jī)構(gòu)的履帶車也被稱為全地形鉸接履帶車。
[0003]采用傳統(tǒng)的鉸接履帶車輛一般只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)自由度的相對(duì)轉(zhuǎn)向。這種方式雖然能夠減少轉(zhuǎn)向時(shí)間和轉(zhuǎn)向路程，但是在路況及其復(fù)雜，地形極度崎嶇、受力復(fù)雜的條件下:比如雪地、冰面、沼澤、山丘以及搶險(xiǎn)救災(zāi)現(xiàn)場，常規(guī)的履帶工程車輛由于自身的通過能力受限，就很難在這些地區(qū)作業(yè)。而當(dāng)采用三自由度鉸接機(jī)構(gòu)的履帶車輛在復(fù)雜道路上行駛時(shí)，可以通過主動(dòng)的或被動(dòng)方式對(duì)車輛姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，盡可能的使履帶與地面保持最大接觸，從而獲得更高的牽引力，提高了履帶車輛的通過能力。所以這種車輛能在軍事、救災(zāi)搶險(xiǎn)和野外勘探等極端情況下發(fā)揮很大的作用。
[0004]中南大學(xué)陳金濤在碩士論文《鈷結(jié)殼采礦鉸接履帶車式作業(yè)車仿真研究》中設(shè)計(jì)了一種鉸接結(jié)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)三自由運(yùn)動(dòng)，但是卻存在以下缺點(diǎn):1、對(duì)于陸路運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向所需的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于俯仰運(yùn)動(dòng)所需的力，它卻采用兩個(gè)俯仰油缸，一個(gè)轉(zhuǎn)向液壓缸。這樣很可能造成轉(zhuǎn)向力不足，俯仰力有冗余。2、鉸接機(jī)構(gòu)是非對(duì)稱的，造成前后車體在轉(zhuǎn)向行走過程中軌跡不重合，行駛阻力較大。3、轉(zhuǎn)向油缸是單缸，使得鉸接點(diǎn)處受到的附加載荷大，使用壽命變短。4、這種鉸接結(jié)構(gòu)不能使前車的動(dòng)力傳到后車，車輛不能同時(shí)前后驅(qū)動(dòng)，大大減低了車輛的通過能力。
[0005]吉林大學(xué)魏小強(qiáng)在碩士論文《鉸接履帶車運(yùn)輸車體和鉸接架強(qiáng)度剛度分析》中提到了一種鉸接機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)由支架、支座、兩個(gè)轉(zhuǎn)向油缸和兩個(gè)俯仰油缸組成。這種機(jī)構(gòu)也存在以下缺點(diǎn):1、鉸接支架設(shè)計(jì)不合理，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，不僅零件加工制造困難，裝配不容易達(dá)到應(yīng)有精度，而且鉸接支架一端處于懸空狀態(tài)，使其承載時(shí)，所受力矩較大，使用壽命大大降低。2、由于采用兩個(gè)俯仰油缸，不僅使俯仰力有冗余，而且使鉸接機(jī)構(gòu)的重量增大，慣性大，運(yùn)動(dòng)更加笨拙。3、轉(zhuǎn)向油缸是首尾兩端與鉸接支架鉸接的，使鉸接機(jī)構(gòu)尺寸過大，重量大，不利于車輛的輕量化。在運(yùn)動(dòng)過程中，由于慣性大，不僅增大耗油量，而且鉸點(diǎn)更易磨損。4、水平鉸接支座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，不僅在轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)中受力，而且在俯仰運(yùn)動(dòng)中受力，承載過大，壽命降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，以解決存在的車輛結(jié)構(gòu)不合理、重量大、通過能力和越野性能差的問題。
[0007]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:后車支座組與中間連接架固定連接，中間連接架通過銷一與前車支架鉸接，俯仰油缸組件一端與后車支座組件鉸接、另一端與前車上支座和前車支架鉸接，前車下支座通過銷二與前車支架下方鉸接，左轉(zhuǎn)向油缸組件和右轉(zhuǎn)向油缸組件分別與前車支架兩側(cè)鉸接。
[0008]本發(fā)明所述左轉(zhuǎn)向油缸組件的結(jié)構(gòu)是:轉(zhuǎn)向油缸一與轉(zhuǎn)向支座一通過銷三鉸接，銷四用于與前車支架鉸接。
[0009]本發(fā)明所述轉(zhuǎn)向支座一用于與前車體連接。
[0010]本發(fā)明所述右轉(zhuǎn)向油缸組件的結(jié)構(gòu)是:轉(zhuǎn)向油缸二與轉(zhuǎn)向支座二通過銷七鉸接，銷八用于與前車支架鉸接。
[0011]本發(fā)明所述轉(zhuǎn)向支座二用于與前車體連接。
[0012]本發(fā)明所述俯仰油缸組件的結(jié)構(gòu)是:俯仰油缸通過銷五、銷六分別與俯仰支座和后車支座組件的扭轉(zhuǎn)支座鉸接，俯仰支座用于與前車上支座和前車支架鉸接。
[0013]本發(fā)明所述俯仰油缸組件中還包括墊片，該墊片位于俯仰支座和前車上支座之間。
[0014]本發(fā)明所述后車支座組件的結(jié)構(gòu)是:扭轉(zhuǎn)支座套在套筒外部，連接盤與扭轉(zhuǎn)支座壓接，該連接盤、套筒分別用于與后車體連接。
[0015]本發(fā)明所述前車支架的主體為圓筒形。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，加工制造容易，維修也較為方便，便于油缸管路的鋪設(shè)，通過本結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)車輛前后車體轉(zhuǎn)向、俯仰、扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大大地增強(qiáng)了車輛的通過能力和越野性能。
[0017]鉸接轉(zhuǎn)向是通過兩轉(zhuǎn)向缸推動(dòng)前后車體繞鉸銷轉(zhuǎn)過一定角度而達(dá)到的，因此也有叫做“折腰”轉(zhuǎn)向的;鉸接式車體的車架因由前后車體組成，所以一般軸距較長，但是由于車身曲折角度較大(每側(cè)可達(dá)35°至45°)，所以仍可獲得較小的轉(zhuǎn)向半徑，因轉(zhuǎn)向半徑小，機(jī)動(dòng)性能好，可在非常狹窄的場地作業(yè)，在轉(zhuǎn)向過程中轉(zhuǎn)向力矩的變化較小，使轉(zhuǎn)向動(dòng)作平
Ho
[00? 8]根據(jù)車輛地面力學(xué)分析，鉸接式車輛的俯仰能力直接影響其越壕和越障能力，本發(fā)明可以主動(dòng)的改變俯仰油缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)車輛越溝壕時(shí)，俯仰油缸鎖死，前后車體在縱向變成剛性結(jié)構(gòu)，這樣車輛能夠比本身車體長的溝壕；當(dāng)車輛越障時(shí)，俯仰油缸驅(qū)動(dòng)，使前車抬頭，車輛能夠輕松地越過比較高的垂直障礙。
[0019]由于扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，前后車體相對(duì)角度根據(jù)地形改變扭轉(zhuǎn)角度，從而使前后車的履帶更好與地面貼合，大大增強(qiáng)車輛的驅(qū)動(dòng)能力，進(jìn)一步發(fā)揮出車輛的機(jī)動(dòng)性能。
[0020]相對(duì)于已有鉸接機(jī)構(gòu)，本發(fā)明還有以下優(yōu)點(diǎn):
1、通過實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)阻力，本發(fā)明采用一個(gè)個(gè)俯仰油缸，兩個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)向液壓缸，這樣不僅能提供足夠的轉(zhuǎn)向力和俯仰力，而且使鉸接機(jī)構(gòu)重量變輕，慣性小，鉸接機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輕量化;俯仰運(yùn)動(dòng)更加靈活，控制更加輕便，延時(shí)少，油缸反應(yīng)更靈敏。
[0021 ] 2、本發(fā)明鉸接機(jī)構(gòu)是對(duì)稱的，鉸接轉(zhuǎn)向是用雙油缸布置，兩油缸都是對(duì)稱布置在縱向中心線兩側(cè)，這樣會(huì)使得(I)前、后車架的轉(zhuǎn)向支撐剛度大，由于形成轉(zhuǎn)向雙力臂，鉸接點(diǎn)受到的附加載荷小，使用壽命更長。(2)左、右轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向流量大小一樣，便于控制。(3 )在轉(zhuǎn)向過程中轉(zhuǎn)向力矩的變化較小，使轉(zhuǎn)向動(dòng)作平穩(wěn)。
[0022]3、本發(fā)明鉸接結(jié)構(gòu)能使前車的動(dòng)力傳到后車，車輛能同時(shí)前后驅(qū)動(dòng)，大大提高車輛的通過能力和越野能力。
[0023]4、本發(fā)明鉸接支架是由圓筒加工焊接而成的，設(shè)計(jì)合理，不容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，零件加工制造簡單，裝配容易達(dá)到應(yīng)有精度。
[0024]5、本發(fā)明轉(zhuǎn)向油缸分別通過活塞桿端部和缸筒端部與鉸接支架鉸接的，使鉸接機(jī)構(gòu)尺寸合理，有利于車輛的輕量化，在運(yùn)動(dòng)過程中，由于重量變輕，鉸點(diǎn)所受的運(yùn)動(dòng)沖擊變小，而且有利于降低耗油量。
[0025]6、本發(fā)明鉸接機(jī)構(gòu)的支座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，不存在任何支座受到兩種運(yùn)動(dòng)的力，承載合理，壽命得到延長。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的主視圖；
圖3是圖2的俯視圖；
圖4是本發(fā)明轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)鉸接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明俯仰運(yùn)動(dòng)鉸接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明后車支座組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]后車支座組4與中間連接架5固定連接，中間連接架5通過銷一6與前車支架8鉸接，俯仰油缸組件3—端與后車支座組件4鉸接、另一端與前車上支座2和前車支架8鉸接，前車下支座9通過銷二 10與前車支架8下方鉸接，左轉(zhuǎn)向油缸組件I和右轉(zhuǎn)向油缸組件7分別與前車支架8兩側(cè)鉸接。
[0028]本發(fā)明所述左轉(zhuǎn)向油缸組件I的結(jié)構(gòu)是:轉(zhuǎn)向油缸一104與轉(zhuǎn)向支座一 101通過銷三102鉸接，銷四103用于與前車支架8鉸接。
[0029]本發(fā)明所述轉(zhuǎn)向支座一用于與前車體連接。
[0030]本發(fā)明所述右轉(zhuǎn)向油缸組件7的結(jié)構(gòu)是:轉(zhuǎn)向油缸二704與轉(zhuǎn)向支座二 701通過銷七702鉸接，銷八703用于與前車支架8鉸接。
[0031]本發(fā)明所述轉(zhuǎn)向支座二用于與前車體連接。
[0032]本發(fā)明所述俯仰油缸組件3的結(jié)構(gòu)是:俯仰油缸304通過銷五303、銷六305分別與俯仰支座302和后車支座組件4的扭轉(zhuǎn)支座401鉸接，俯仰支座302用于與前車上支座2和前車支架8鉸接。
[0033]本發(fā)明所述俯仰油缸組件3中還包括墊片301，該墊片位于俯仰支座302和前車上支座2之間。
[0034]本發(fā)明所述后車支座組件4的結(jié)構(gòu)是:扭轉(zhuǎn)支座401套在套筒403外部，連接盤402與扭轉(zhuǎn)支座401壓接，該連接盤402、套筒403分別用于與后車體連接。
[0035]本發(fā)明所述前車支架8的主體801為圓筒形。
[0036]工作原理
前車上支座2、前車上支座9以及轉(zhuǎn)向支座一 101、轉(zhuǎn)向支座二 701都與前車體焊接在一起，通過兩個(gè)轉(zhuǎn)向油缸一伸一縮，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛左右轉(zhuǎn)向，由于俯仰油缸組件3是通過俯仰支座302與前車支架鉸接在一起的，這樣當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，俯仰油缸組件3會(huì)隨后車支架組件4，中間連接架5以及前車支架8—起左右擺動(dòng)，這樣運(yùn)動(dòng)不會(huì)發(fā)生干涉。
[0037]在俯仰運(yùn)動(dòng)過程中，俯仰油缸304通過銷五303，銷六305分別與俯仰支座302和后車支座組件4鉸接在一起，后車支座組件4與中間連接架5焊接在一起，中間連接架5通過銷一6與前車支架8鉸接在一起，當(dāng)俯仰油缸伸縮時(shí)，會(huì)帶動(dòng)后車支座組4與中間連接架5繞前車支架8轉(zhuǎn)動(dòng)，車輛實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)。
[0038]在扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，扭轉(zhuǎn)支座401套在套筒403上，連接盤402壓著扭轉(zhuǎn)支座401并用螺栓與后車體連接在一起，這樣整個(gè)鉸接機(jī)構(gòu)能夠繞車輛軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，其特征在于:后車支座組與中間連接架固定連接，中間連接架通過銷一與前車支架鉸接，俯仰油缸組件一端與后車支座組件鉸接、另一端與前車上支座和前車支架鉸接，前車下支座通過銷二與前車支架下方鉸接，左轉(zhuǎn)向油缸組件和右轉(zhuǎn)向油缸組件分別與前車支架兩側(cè)鉸接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述左轉(zhuǎn)向油缸組件的結(jié)構(gòu)是:轉(zhuǎn)向油缸一與轉(zhuǎn)向支座一通過銷三鉸接，銷四用于與前車支架鉸接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向支座一用于與前車體連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述右轉(zhuǎn)向油缸組件的結(jié)構(gòu)是:轉(zhuǎn)向油缸二與轉(zhuǎn)向支座二通過銷七鉸接，銷八用于與前車支架鉸接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，其特征在于:本發(fā)明所述轉(zhuǎn)向支座二用于與前車體連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述俯仰油缸組件的結(jié)構(gòu)是:俯仰油缸通過銷五、銷六分別與俯仰支座和后車支座組件的扭轉(zhuǎn)支座鉸接，俯仰支座用于與前車上支座和前車支架鉸接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述俯仰油缸組件中還包括墊片，該墊片位于俯仰支座和前車上支座之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述后車支座組件的結(jié)構(gòu)是:扭轉(zhuǎn)支座套在套筒外部，連接盤與扭轉(zhuǎn)支座壓接，該連接盤、套筒分別用于與后車體連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述前車支架的主體為圓筒形。
【文檔編號(hào)】B62D11/00GK105857392SQ201610234043
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月16日
【發(fā)明人】成凱, 歐陽波, 李忠瀚, 王晗, 張遙, 賀寧亞
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)