專利名稱：一種自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，涉及一種自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)，
可用于惡劣條件下的深海資源開采系統(tǒng)和集礦系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，適應(yīng)各種地形的行走方式主要有輪式、履帶式、腿足式以及混合式，它們各具不同的地形運(yùn)動(dòng)特性； 1.輪式行走方式的特點(diǎn)是效率高、靈活性高，與懸掛、輪胎形式的設(shè)計(jì)結(jié)合，可以
得到較高的通過性能和抗側(cè)翻的能力。各國的月球車方案均首推輪式設(shè)計(jì)。且在軍用領(lǐng)域
輪式方案已經(jīng)逐漸成為各國戰(zhàn)場運(yùn)輸?shù)闹髁ζ脚_，輪式裝甲車造價(jià)和維修費(fèi)用低，由于驅(qū)
動(dòng)方式和懸掛形式的改進(jìn)，其通過性能、穩(wěn)定性能已經(jīng)不遜于履帶式裝甲車。 2.履帶行走方式是輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的拓展，接地比壓小，通過性能和越野機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，
具有良好的牽引附著性能，適合于在松軟地面和凹凸不平的地面上行走，其適應(yīng)地形的方
式是破壞性的，且能耗大。 3.腿足式移動(dòng)方式采用了類似人、獸或昆蟲用腳邁步移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式，地形適應(yīng)性廣泛。在崎嶇松軟的地表上行走時(shí)具有良好的能耗特性，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且難以控制，尤其是行走重心移動(dòng)及穩(wěn)定性問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種滿足海底復(fù)雜地形，多變地質(zhì)環(huán)境下，具有高越障、跨
溝、爬坡性能，可低速穩(wěn)定行駛的自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包
括鉸接式車架及安裝在所述鉸接式車架兩側(cè)具有獨(dú)立動(dòng)力系統(tǒng)的復(fù)合輪系，所述復(fù)合輪系
由行走機(jī)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)構(gòu)成； 所述行走機(jī)構(gòu)包括前連接板、前輪、中輪、后輪、后連接板；其中，所述前輪和中輪通過連接軸分別安裝在所述前連接板上，所述后輪通過連接軸安裝在所述后連接板上，所述前連接板和所述后連接板通過連接軸鉸接在一起； 所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括3個(gè)單鏈輪，雙鏈輪，三鏈輪和鏈條；其中，所述雙鏈輪通過鏈條與設(shè)置在所述連接軸上的單鏈輪連接，通過鏈條與設(shè)置在連接軸上的所述三鏈輪連接，所述三鏈輪通過鏈條和鏈條分別與設(shè)置在所述連接軸上的單鏈輪和設(shè)置在所述連接軸上的單鏈輪連接； 所述動(dòng)力系統(tǒng)的輸出軸與所述雙鏈輪固接。 所述液壓系統(tǒng)包括2個(gè)油缸，所述2油缸的一端與前連接板的連桿鉸接，所述的其中油缸另一端通過連桿與所述鉸接式車架鉸接，所述另一個(gè)油缸另一端通過連桿與所述后連接板鉸接。 所述動(dòng)力系統(tǒng)為馬達(dá)。
優(yōu)選的是所述三鏈輪的軸線和所述雙鏈輪的軸線的水平距離是所述前鏈輪的軸 線和所述雙鏈輪的軸線的水平距離的2倍。 所述三鏈輪的軸線垂直相交于所述中鏈輪的軸線和所述后鏈輪的軸線的水平距 離的中心點(diǎn)。 本發(fā)明的效果由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用鏈輪傳遞提出一種與地面連 續(xù)接觸的復(fù)合輪式行走方式，采用主動(dòng)控制的方式進(jìn)行越障，整個(gè)機(jī)構(gòu)由四個(gè)復(fù)合輪系組 成，有較大的接地比壓，既可在堅(jiān)硬的底質(zhì)上行走，又可在稀泥底質(zhì)上行走?？稍趷毫迎h(huán)境 下，如海底、沙漠及山地等地區(qū)作業(yè)，且運(yùn)動(dòng)高效靈活，穩(wěn)定性強(qiáng)。2)攀越臺階、凸臺等障礙 時(shí)，前輪抬起，由前輪的拖動(dòng)作用及后輪系的推力使復(fù)合輪系越過臺階、凸臺等障礙物。最 大跨溝寬度為復(fù)合輪系前后輪的軸間距。地質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的復(fù)合輪系結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明的復(fù)合輪系去除后接板的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4本發(fā)明的復(fù)合輪系的側(cè)視圖。 圖5是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例中在翻越障礙的示意圖。 圖6是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例中在跨越壕溝的示意圖。 圖7是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例中在崎嶇路面的示意圖。圖中1.連桿14.三鏈輪2.油缸15.單鏈輪3.油缸16.鏈條4.連桿17.馬達(dá)5.前連接板18.鏈條6.前輪19.鏈條7.中輪20.鏈條8.后輪21.鉸接式車架9.后連接板22.連接軸10.連桿23.連接軸11.單鏈輪24.連接軸12.雙鏈輪25.連接軸13.單鏈輪
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的闡述。 如圖1所示，本發(fā)明自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括鉸接 式車架21和復(fù)合輪系構(gòu)成，2個(gè)鉸接式車架連接在一起，車架兩側(cè)安裝分別安裝復(fù)合輪系。
如圖2、3所示，本發(fā)明的復(fù)合輪系結(jié)構(gòu)示意圖。該復(fù)合輪系由行走機(jī)構(gòu)，動(dòng)力系
4統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)構(gòu)成；行走機(jī)構(gòu)包括前連接板5、前輪6、中輪7、后輪8和后連接板9 ;液壓系統(tǒng)包括油缸2和油缸3 ;傳動(dòng)系統(tǒng)包括3個(gè)單鏈輪，雙鏈輪12，三鏈輪13和鏈條；動(dòng)力系統(tǒng)為馬達(dá)17 ;其中，前輪6通過連接軸22安裝在前連接板5，中輪7連接軸23安裝在前連接板5上，后輪8通過連接軸24安裝在后連接板9上，前連接板5和后連接板9通過連接軸25鉸接在一起，連接軸22上設(shè)有單鏈輪ll，連接軸23上設(shè)有單鏈輪13，連接軸24上設(shè)有單鏈輪15，連接軸25上設(shè)有三鏈輪14 ;馬達(dá)17與的輸出軸與雙鏈輪12固接，雙鏈輪12通過鏈條20和鏈條18分別與單鏈輪11和三鏈輪14連接組傳動(dòng)，三鏈輪14通過鏈條19和鏈條16分別與單鏈輪13和單鏈輪15連接傳動(dòng)；油缸2和油缸3的一端與前連接板5的連桿4鉸接，油缸2另一端通過連桿1與鉸接式車架21鉸接，油缸3另一端通過連桿10與后連接板9鉸接。 如圖4所示，發(fā)明的復(fù)合輪系的側(cè)視圖，三鏈輪14的軸線和雙鏈輪12的軸線的水平距離為Ll，前鏈輪11的軸線和雙鏈輪12的軸線的水平距離為L2，2L1 = L2。中鏈輪13的軸線和后鏈輪15的軸線的水平距離為L3，三鏈輪14的軸線垂直相交于L3的中心點(diǎn)。
如圖5所示，本發(fā)明復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)在跨越徑障礙 車輛在平地行駛，當(dāng)檢測到該障礙物時(shí)，邊走邊將油缸2收縮，油缸3浮動(dòng)，使前車架的左右輪系中的前輪6抬升，前輪6放在障礙物上，然后油缸2伸長，油缸3回到初始位置后，油缸2和油缸3自鎖，使前輪系中的前輪6、中輪7和后輪8在一條直線上，即水平地行駛狀態(tài)，車體繼續(xù)前行，利用鏈輪的傳動(dòng)、前車架的左右輪系的驅(qū)動(dòng)及后車架的左右輪系的推動(dòng)作用，前車架的左右輪系的中輪7、后輪8依次到達(dá)障礙物上，前車架的左右輪系中的油缸2和3解鎖(斷開油壓)，前車架的左右輪系的三個(gè)輪處于自適應(yīng)狀態(tài)，全部接觸地面。后車架的左右輪系重復(fù)上述前輪系的動(dòng)作，利用鏈輪的傳動(dòng)、后車架的左右輪系的驅(qū)動(dòng)及前車架的左右輪系的拖動(dòng)作用，后車架的左右輪系全部到達(dá)障礙物上，此過程中車輛處于行駛狀態(tài)。 油缸2、油缸3與輪組中前輪6、中輪7、后輪8的運(yùn)動(dòng)配合使車輛平穩(wěn)下臺階，避免嚴(yán)重沖擊。在前車架左右輪系中的前輪6行駛至臺階之前，油缸2與油缸3自鎖，保持剛性。車輛繼續(xù)前進(jìn)，直至前輪6、中輪7駛過臺階，油缸2伸長，油缸3保持剛性，使前車架左右輪系往臺階下方擺動(dòng)，直至前輪6接觸地面。車輛繼續(xù)行駛，前車架左右輪系中的后輪8駛過臺階以后，油缸2和油缸3均斷開油壓，前車架左右輪系繞前輪6往下方擺動(dòng)，三個(gè)輪處于自適應(yīng)狀態(tài)。后車架的左右輪系下臺階重復(fù)前車架左右輪系的動(dòng)作。
如圖6所示，本發(fā)明復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)在跨越壕溝 車輛前方遇到壕溝，檢測到壕溝間距小于輪系中前后輪距。前車架左右輪系油缸2與油缸3自鎖，使輪系的前輪6、中輪7、后輪8與鉸接式車架21保持平行狀態(tài)?？鐪线^程中車輛保持油缸2和油缸3處于自鎖狀態(tài)，每個(gè)輪系中至少一個(gè)輪胎接觸地面，保障車輛穩(wěn)定通過壕溝地形。 如圖7所示，本發(fā)明復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)在崎嶇路面 當(dāng)車輛行駛在崎嶇路面，即障礙物上升與下降高度小于輪胎半徑，輪組系中的油缸2和3解鎖(斷開油壓)，油缸2和油缸3浮動(dòng)，即油缸可根據(jù)輪胎的受力自由伸縮，每個(gè)輪系中的前輪6、中輪7、后輪8均處于自適應(yīng)狀態(tài)。通過油缸2和油缸3的自由伸縮，適應(yīng)路面高低起伏(障礙物高度小于輪胎半徑)，輪胎與地面連續(xù)接觸。將輪系所受的重力均勻
5分布到三個(gè)輪胎上，最大程度地獲得路面附著力，有效的提高在海底復(fù)雜路況下的動(dòng)力性 能以及工作效率。
權(quán)利要求
一種自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括鉸接式車架(21)及安裝在所述鉸接式車架(21)兩側(cè)具有獨(dú)立動(dòng)力系統(tǒng)的復(fù)合輪系，其特征在于，所述復(fù)合輪系由行走機(jī)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)構(gòu)成；所述行走機(jī)構(gòu)包括前連接板(5)、前輪(6)、中輪(7)、后輪(8)、后連接板(9)；其中，所述前輪(6)通過連接軸(22)和所述中輪(7)通過連接軸(23)分別安裝在所述前連接板(5)上，所述后輪(8)通過連接軸(24)安裝在所述后連接板(9)上，所述前連接板(5)和所述后連接板(9)通過連接軸(25)鉸接在一起；所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括3個(gè)單鏈輪，雙鏈輪(12)，三鏈輪(14)和鏈條；其中，所述雙鏈輪(12)通過鏈條(20)與設(shè)置在所述連接軸(22)上的所述單鏈輪(11)連接，通過鏈條(18)與設(shè)置在連接軸(25)上的所述三鏈輪(14)連接，所述三鏈輪(14)通過鏈條(19)和鏈條(16)分別與設(shè)置在所述連接軸(23)上的單鏈輪(13)和設(shè)置在所述連接軸(24)上的單鏈輪(15)連接；所述動(dòng)力系統(tǒng)的輸出軸與所述雙鏈輪(12)固接；所述液壓系統(tǒng)包括油缸(2)和油缸(3)，所述油缸(2)和所述油缸(3)的一端與前連接板(5)的連桿(4)鉸接，所述油缸(2)另一端通過連桿(1)與所述鉸接式車架(21)鉸接，所述油缸(3)另一端通過連桿(10)與所述后連接板(9)鉸接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所 述三鏈輪(14)的軸線和所述雙鏈輪(12)的軸線的水平距離是所述前鏈輪(11)的軸線和 所述雙鏈輪(12)的軸線的水平距離的2倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)，其特征在于， 所述三鏈輪(14)的軸線垂直相交于所述中鏈輪(13)的軸線和所述后鏈輪(15)的軸線的 水平距離的中心點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所 述動(dòng)力系統(tǒng)為馬達(dá)(17)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)海底復(fù)雜地形的復(fù)合輪式行走機(jī)構(gòu)，它包括鉸接式車架和安裝在車架兩側(cè)具有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)合輪系。所述復(fù)合輪系由前、后連接板以及安裝于前、后連接板上具有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的前輪、中輪和后輪，所述前輪、中輪、后輪之間有鏈輪，所述鏈輪通過鏈條相互傳遞動(dòng)力，所述前、后連接板又跟油缸和車架鉸接。本發(fā)明采用主動(dòng)控制的方式進(jìn)行越障，可越過2倍于輪胎直徑的臺階、凸臺，可跨過小于輪系中前后輪距的壕溝，可適應(yīng)高低起伏的路面，使輪胎與地面連續(xù)接觸，最大程度地獲得路面附著力，有效的提高在海底復(fù)雜路況下的動(dòng)力性能以及工作效率。本發(fā)明的行走機(jī)構(gòu)簡單緊湊，運(yùn)動(dòng)高效靈活，成本低廉，適應(yīng)范圍廣，穩(wěn)定性好，可靠性高。
文檔編號B60K17/00GK101774409SQ20101012788
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者馮雅麗, 姜勇, 常舉, 康翌婷, 張文明, 楊玨, 楊耀東, 林景高 申請人:北京科技大學(xué)