一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機構制造技術

本實用新型專利技術涉及一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機構，屬于履帶車輛的鉸接機構。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，左轉向油缸組件和右轉向油缸組件分別與前車支架兩側鉸接。優點是結構新穎，設計理念先進，加工制造容易，維修也較為方便，便于油缸管路的鋪設，通過本結構就能實現車輛前后車體轉向、俯仰、扭轉運動，大大地增強了車輛的通過能力和越野性能。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于一種履帶車輛的鉸接機構，應用于雙節履帶車輛，將鉸接履帶車的前后車體連接起來，以實現兩節車體相對轉向、俯仰及水平扭轉運動。
技術介紹
采用三自由度鉸接機構的鉸接履帶車輛的最大特點就是可以行走在各種復雜的路面上，前后車體通過鉸接機構連接，使前后車體可實現相對轉向、俯仰和扭轉運動。其轉向和俯仰運動具有可控性，兩節車體就可以隨著地形的變化做出相應的調整，使有限的履帶長度能盡可能地保持與地面的接觸，進而獲得很高的通過能力。因此采用這種鉸接機構的履帶車也被稱為全地形鉸接履帶車。采用傳統的鉸接履帶車輛一般只能實現一個自由度的相對轉向。這種方式雖然能夠減少轉向時間和轉向路程，但是在路況及其復雜，地形極度崎嶇、受力復雜的條件下：比如雪地、冰面、沼澤、山丘以及搶險救災現場，常規的履帶工程車輛由于自身的通過能力受限，就很難在這些地區作業。而當采用三自由度鉸接機構的履帶車輛在復雜道路上行駛時，可以通過主動的或被動方式對車輛姿態進行調整，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、救災搶險和野外勘探等極端情況下發揮很大的作用。中南大學陳金濤在碩士論文《鈷結殼采礦鉸接履帶車式作業車仿真研究》中設計了一種鉸接結構。這種機構雖然能夠實現三自由運動，但是卻存在以下缺點：1、對于陸路運動，轉向所需的力遠遠大于俯仰運動所需的力，它卻采用兩個俯仰油缸，一個轉向液壓缸。這樣很可能造成轉向力不足，俯仰力有冗余。2、鉸接機構是非對稱的，造成前后車體在轉向行走過程中軌跡不重合，行駛阻力較大。3、轉向油缸是單缸，使得鉸接點處受到的附加載荷大，使用壽命變短。4、這種鉸接結構不能使前車的動力傳到后車，車輛不能同時前后驅動，大大減低了車輛的通過能力。吉林大學魏小強在碩士論文《鉸接履帶車運輸車體和鉸接架強度剛度分析》中提到了一種鉸接機構，這種機構由支架、支座、兩個轉向油缸和兩個俯仰油缸組成。這種機構也存在以下缺點：1、鉸接支架設計不合理，容易產生應力集中，不僅零件加工制造困難，裝配不容易達到應有精度，而且鉸接支架一端處于懸空狀態，使其承載時，所受力矩較大，使用壽命大大降低。2、由于采用兩個俯仰油缸，不僅使俯仰力有冗余，而且使鉸接機構的重量增大，慣性大，運動更加笨拙。3、轉向油缸是首尾兩端與鉸接支架鉸接的，使鉸接機構尺寸過大，重量大，不利于車輛的輕量化。在運動過程中，由于慣性大，不僅增大耗油量，而且鉸點更易磨損。4、水平鉸接支座結構設計不合理，不僅在轉向運動中受力，而且在俯仰運動中受力，承載過大，壽命降低。
技術實現思路
本技術提供一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機構，以解決存在的車輛結構不合理、重量大、通過能力和越野性能差的問題。本技術采取的技術方案是：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，左轉向油缸組件和右轉向油缸組件分別與前車支架兩側鉸接。本技術所述左轉向油缸組件的結構是：轉向油缸一與轉向支座一通過銷三鉸接，銷四用于與前車支架鉸接。本技術所述轉向支座一用于與前車體連接。本技術所述右轉向油缸組件的結構是：轉向油缸二與轉向支座二通過銷七鉸接，銷八用于與前車支架鉸接。本技術所述轉向支座二用于與前車體連接。本技術所述俯仰油缸組件的結構是：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支座鉸接，俯仰支座用于與前車上支座和前車支架鉸接。本技術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。本技術所述后車支座組件的結構是：扭轉支座套在套筒外部，連接盤與扭轉支座壓接，該連接盤、套筒分別用于與后車體連接。本技術所述前車支架的主體為圓筒形。本技術的優點是結構新穎，設計理念先進，加工制造容易，維修也較為方便，便于油缸管路的鋪設，通過本結構就能實現車輛前后車體轉向、俯仰、扭轉運動，大大地增強了車輛的通過能力和越野性能。鉸接轉向是通過兩轉向缸推動前后車體繞鉸銷轉過一定角度而達到的，因此也有叫做“折腰”轉向的；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（每側可達 35°至45°），所以仍可獲得較小的轉向半徑，因轉向半徑小，機動性能好，可在非常狹窄的場地作業，在轉向過程中轉向力矩的變化較小，使轉向動作平穩。根據車輛地面力學分析，鉸接式車輛的俯仰能力直接影響其越壕和越障能力，本技術可以主動的改變俯仰油缸的運動狀態，當車輛越溝壕時，俯仰油缸鎖死，前后車體在縱向變成剛性結構，這樣車輛能夠比本身車體長的溝壕；當車輛越障時，俯仰油缸驅動，使前車抬頭，車輛能夠輕松地越過比較高的垂直障礙。由于扭轉運動，前后車體相對角度根據地形改變扭轉角度，從而使前后車的履帶更好與地面貼合，大大增強車輛的驅動能力，進一步發揮出車輛的機動性能。相對于已有鉸接機構，本技術還有以下優點：1、通過實踐，發現俯仰運動的阻力遠遠小于轉向運動阻力，本技術采用一個個俯仰油缸，兩個個轉向液壓缸，這樣不僅能提供足夠的轉向力和俯仰力，而且使鉸接機構重量變輕，慣性小，鉸接機構實現輕量化；俯仰運動更加靈活，控制更加輕便，延時少，油缸反應更靈敏。2、本技術鉸接機構是對稱的，鉸接轉向是用雙油缸布置，兩油缸都是對稱布置在縱向中心線兩側，這樣會使得（1）前、后車架的轉向支撐剛度大，由于形成轉向雙力臂，鉸接點受到的附加載荷小，使用壽命更長。（2）左、右轉向力矩和轉向流量大小一樣，便于控制。（3）在轉向過程中轉向力矩的變化較小，使轉向動作平穩。3、本技術鉸接結構能使前車的動力傳到后車，車輛能同時前后驅動，大大提高車輛的通過能力和越野能力。4、本技術鉸接支架是由圓筒加工焊接而成的，設計合理，不容易產生應力集中，零件加工制造簡單，裝配容易達到應有精度。5、本技術轉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，使鉸接機構尺寸合理，有利于車輛的輕量化，在運動過程中，由于重量變輕，鉸點所受的運動沖擊變小，而且有利于降低耗油量。6、本技術鉸接機構的支座結構設計合理，不存在任何支座受到兩種運動的力，承載合理，壽命得到延長。附圖說明圖1是本技術的結構示意圖；圖2是本技術的主視圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是本技術轉向運動鉸接機構的結構示意圖；圖5是本技術俯仰運動鉸接機構的結構示意圖；圖6是本技術后車支座組件的結構示意圖。具體實施方式后車支座組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3一端與后車支座組件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，左轉向油缸組件1和右轉向油缸組件7分別與前車支架8兩側鉸接。本技術所述左轉向油缸組件1的結構是：轉向油缸一104與轉向支座一101通過銷三102鉸接，銷四103用于與前車支架8鉸接。本技術所述轉向支座一用于與前車體連接。本技術所述右轉向油缸組件7的結構是：轉向油缸二704與轉向支座二701通過銷七702鉸接，銷八703用于與前車支架8鉸接。本技術所述轉向本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機構，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，左轉向油缸組件和右轉向油缸組件分別與前車支架兩側鉸接。

【技術特征摘要】
1.一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機構，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，左轉向油缸組件和右轉向油缸組件分別與前車支架兩側鉸接。2.根據權利要求1所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機構，其特征在于：所述左轉向油缸組件的結構是：轉向油缸一與轉向支座一通過銷三鉸接，銷四用于與前車支架鉸接。3.根據權利要求2所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機構，其特征在于：所述轉向支座一用于與前車體連接。4.根據權利要求1所述的一種鉸接履帶車輛的三自由度鉸接機構，其特征在于：所述右轉向油缸組件的結構是：轉向油缸二與轉向支座二通過銷七鉸接，銷八用于與前車支架鉸接。5.根據權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：成凱，歐陽波，李忠瀚，王晗，張遙，賀寧亞，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：新型
國別省市：吉林;22