CN102700640A

CN102700640A - 一种履带式机动平台的承重减震装置

Info

Publication number: CN102700640A
Application number: CN2012102141819A
Authority: CN
Inventors: 韩宝玲; 李欢飞; 罗庆生; 常青; 管小清
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明为一种履带式机动平台的承重减震装置，是一种适合中小型履带式机动平台的承重能力强、减震效果好、性价比高的机械式悬挂系统，由四个“X”摆臂组件、一个“V”摆臂组件、弹簧等零件构成。其承重功能由“X”和“V”摆臂上安装的弹簧系统来实现，通过增力杠杆原理将摆臂上水平放置的弹簧弹性力成倍放大，提高其主体承重能力和部分减震能力；通过弹簧变形、“X”和“V”摆臂的摆动可实现多重减震；该装置利用“X”摆臂将竖直方向的小幅高频颠簸震动转换到水平方向并由水平对置的弹簧吸收，利用“V”摆臂结构特性缓冲吸收大幅低频震动，对平台有非常明显的减震效果；零件设计中考虑了机械限位，可保证装置的稳定性和可靠性。

Description

一种履带式机动平台的承重减震装置

技术领域

本发明涉及一种适用于各种轻型履带式机动平台，尤其是中小型履带式移动机器人的承重减震装置，该装置可有效缓冲并吸收平台所受小幅高频和大幅低频震动，可明显改善履带式机动平台的承重减震性能和运动的平稳性、可靠性。

背景技术

履带式机动平台的悬架十分重要，它将机体和履带连接起来，可以保证平台以一定的速度平稳、可靠地在不平的路面上行驶。悬架通常可分为刚性悬架、半刚性悬架和弹性悬架三种。前二种悬架虽然结构简单、成本低廉，但地面的冲击直接或小幅衰减就传到机体上，减震效果较差，不能适应轻型履带式机动平台高速越野机动的实际需要，只适合低速和对平稳性要求不高的平台；而弹性悬架将机体全部重量经过弹性元件传递给承重轮，虽然结构复杂，但能较好地缓和冲击，比刚性悬架、半刚性悬架更能适应路面不平情况，因而多用于高速履带底盘系统。

目前，普通的履带式机动平台一般采用液压、气压、扭杆弹簧等弹性悬挂装置，而上述装置因体积庞大、结构复杂、成本高昂等缺点不利于直接移植到轻型履带式机动平台上；同时，对于本身没有规划采用气、液压系统的平台，单独为承重减震系统选配一套气液压系统，也非常不现实和浪费成本。在此情况下，开发一种稳定可调、可靠性高的机械式弹性承重减震系统就非常必要。

中国专利文献CN 2787541Y公开了“履带悬挂减震装置”，该装置由转动轴、支架、减震器、销轴、支重轮和摆架构成，通过安装在支架上面的橡胶减震器，可以在一定程度上缓冲吸收小幅高频震动，但是对大幅低频震动，由于它的摆架摆臂长度有限，会发生缓冲行程不足或失效情况。

发明内容

本发明涉及一种适用于中小轻型履带式机动平台的承重减震装置，扩展了机械式承重悬挂装置的功能和使用范围，尤其适用于本身没有气、液压装置的平台。该装置克服了现有液压、气压、扭杆弹簧等弹性悬挂装置体积庞大、结构复杂、成本高昂等缺点，可以缓冲吸收轻型履带式机动平台在凹凸不平地面行驶时的震动和冲击，提高其机动性能和行驶平稳性。

本发明是通过以下技术方案实现的：该承重减震装置由四个“X”摆臂组件、一个“V”摆臂组件和弹簧减震组件构成；其中1号轴的两端对称安装“X”摆臂、1号轴承、1号轴端挡圈和承重轮，“X”摆臂弹簧导向柱对称安装在“X”摆臂上方螺纹孔内，导向柱上套上“X”摆臂弹簧，构成“X”摆臂组件，使得承重轮可以绕1号轴在小范围摆动；3号轴两端对称安装“V”摆臂、3号轴承、4号轴承、3号轴端挡圈和双耳环安装座，“V”摆臂弹簧导向柱安装在“V”摆臂两侧的螺纹孔内，“V”摆臂弹簧套在导向柱上，构成“V”摆臂组件，“X”摆臂组件可以绕3号轴在相对较大范围摆动；2号轴的两端对称安装“X”摆臂组件、2号轴承、2号轴端挡圈，中间连接“V”摆臂，可以调整2号轴承隔圈的安装数量来适当调节2号轴的轴向间隔，构成该承重减震装置。

正常情况下，“X”摆臂弹簧和“V”摆臂弹簧因承重而处于压缩状态；当机动平台通过崎岖不平的路面时，通过“X”形摆臂将较小地面起伏带来的竖直方向小幅高频颠簸震动转换到水平方向，并由水平对置的“X”摆臂弹簧衰减和吸收；由于“V”摆臂较长使得“X”摆臂组件可以在较大范围摆动，缓冲和吸收较大的地面起伏带来的大幅低频震动；所述承重减震装置通过过渡板与车体连接并固定。

在上述结构设计中，充分考虑了机械限位，当超过预定摆动量时，绕2号轴承处两个“X”摆臂之间，绕3号轴的两个“V”摆臂之间，以及水平对置的“X”摆臂弹簧导向柱和竖直对置“V”摆臂弹簧导向柱之间都会接触，以防止过度摆动。

在上述结构中，“X”摆臂可以通过设计力臂长度利用增力杠杆原理，将水平“X”摆臂弹簧力成倍地放大来支撑竖直方向的重力和缓冲减震。

上述结构中，所述承重减震装置过渡板与机动平台地盘通过螺栓固定连接。

本发明的优点：(1)在轻型履带式机动平台通过崎岖不平的路面时，该装置通过弹簧变形、“X”摆臂和“V”摆臂的摆动实现多重减震，对小幅高频和大幅低频震动都有很好的缓冲吸收效果，使承重轮可以实时地贴合履带，保证了驱动力的稳定，极大提高了平台的越障能力和运动平稳性；(2)在该装置内部各零部件的设计中，充分考虑了机械限位以提高可靠性以及对称化、可替换设计，将小的功能组件模块化，方便零件的替换使用和后续的快速维护；(3)该装置与机动平台的连接方式简单、可靠，可作为一个功能模块快速拆装；且体积小巧、原理简单、成本低廉，可广泛适用于各种轻型履带式机动平台，尤其是中小轻型履带式移动机器人。

附图说明

附图1为承重减震装置与机体安装示意图；

附图2为承重减震装置组成示意图；

附图3为主体承重减震组件组成示意图；

附图4为“V”摆臂组件组成示意图；

附图5为“X”摆臂组件组成示意图；

附图中：1-承重减震组件，2-过渡板，3-1号螺栓，4-垫片和螺母，5-“V”摆臂弹簧导向柱，6-2号螺栓，7-2号轴端挡圈，8-“X”摆臂组件，9-“V”摆臂组件，10-2号轴，11-2号轴承隔圈，12-1号轴端挡圈，13-1号轴，14-“V”摆臂弹簧，15-3号轴端挡圈，16-双耳环安装座，17-4号轴承，18-“V”摆臂，19-3号轴承，20-3号轴，21-2号轴承，22-“X”摆臂，23-“X”摆臂弹簧导向柱，24-“X”摆臂弹簧，25-承重轮，26-1号轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，该承重减震装置用1号螺栓3、垫片和螺母4将过渡板2与平台机体固连，连接方式简单、可靠，可作为一个功能模块快速拆装。

如图2所示，该承重减震装置包括主体承重减震组件1、过渡板2、“V”摆臂弹簧导向柱5、2号螺栓

6、垫片和螺母4。“V”摆臂弹簧导向柱5分别安装在“V”摆臂18和过渡板2的螺纹孔内，“V”摆臂弹簧14两端套在“V”摆臂弹簧导向柱5上；双耳环安装座16通过2号螺栓6、垫片和螺母4与过渡板2连接紧固，构成承重减震功能模块。

如图3所示，主体承重减震组件1包括2号轴端挡圈7、“X”摆臂组件8、“V”摆臂组件9、2号轴10、2号轴承隔圈11、1号轴端挡圈12、1号轴13。“V”摆臂18下方孔内插入2号轴10至轴肩处，另一侧装上三个2号轴承隔圈11；“X”摆臂组件8、2号轴端挡圈7对称安装在2号轴10的两端，同时将1号轴13插入“X”摆臂组件8下方孔内至轴肩处，两端对称安装1号轴端挡圈12，保证轴向固定，构成主体承重减震组件。

如图4所示，“V”摆臂组件9包括“V”摆臂弹簧导向柱5、“V”摆臂弹簧14、3号轴端挡圈15、双耳环安装座16、4号轴承17、“V”摆臂18、3号轴承19、3号轴20。将4号轴承17和3号轴承19分别安装在“V”摆臂18的两侧轴孔，然后将其装在3号轴20中间轴肩的两侧；双耳环安装座16和3号轴端挡圈15对称安装在3号轴20的两端，保证轴向固定；然后将“V”摆臂弹簧导向柱5装入“V”摆臂18上的螺纹孔内，并套上“V”摆臂弹簧14，构成“V”摆臂组件。

如图5所示，“X”摆臂组件8包括2号轴承隔圈11、2号轴承21、“X”摆臂22、“X”摆臂弹簧导向柱23、“X”摆臂弹簧24、承重轮25、1号轴承26。“X”摆臂22轴孔内分别从两侧安装两个2号轴承21，之后将其“面对面”装在2号轴10上，并在中间加上一个2号轴承隔圈11，以防止两个运动件直接接触发生摩擦；其中一侧的2号轴承21内圈卡在2号轴10轴肩上，另一侧装上2号轴端挡圈7卡在外侧的2号轴承21内圈上，保证轴向固定；承重轮25轴孔两侧对称安装两个1号轴承26后，将其对称安装在1号轴13两端，并在两端装上1号轴端挡圈12，保证轴向固定，构成“X”摆臂组件。

在安装完成正常负载的情况下，“V”摆臂弹簧14和“X”摆臂弹簧24由于承重处于压缩状态；当机动平台通过崎岖不平的路面时，通过“X”摆臂22将较小地面起伏带来的竖直方向小幅高频颠簸震动转换到水平方向，并由对置的“X”摆臂弹簧24衰减和吸收，通过设计“X”摆臂22零件力臂的长度，利用增力杠杆原理，可以将水平“X”摆臂弹簧24的力成H/L倍地放大来支撑竖直方向的重力和缓冲减震(其中，H为2号轴10轴心到水平对置的“X”摆臂弹簧24的力臂长度，L为2号轴10轴心到承重轮25所受负载的力臂长度)；由于“V”摆臂18较长使得“X”摆臂组件8可以在较大范围摆动，缓冲和吸收较大的地面起伏带来的大幅低频震动，能够极大地提高平台越野机动性能和行驶平稳性。

Claims

1.一种轻型履带式机动平台的承重减震装置，其特征在于：整个装置由四个“X”摆臂组件(8)、一个“V”摆臂组件(9)、过渡板(2)、减震弹簧(14)、(24)及其它附属紧固件构成；所述“X”摆臂组件(8)由2号轴承隔圈(11)、2号轴承(21)、“X”摆臂(22)、“X”摆臂弹簧导向柱(23)、“X”摆臂弹簧(24)、承重轮(25)、1号轴承(26)组成；承重轮(25)通过1号轴(13)与“X”摆臂(22)相连；2号轴(10)穿过两侧的“X”摆臂(22)，中间装在“V”摆臂18上，使得“X”摆臂组件(8)可以绕2号轴(10)在小范围摆动，吸收小幅高频震动。

所述“V”摆臂组件(9)由“V”摆臂弹簧导向柱(5)、“V”摆臂弹簧(14)、3号轴端挡圈(15)、双耳环安装座(16)、4号轴承(17)、“V”摆臂(18)、3号轴承(19)、3号轴(20)组成；两个“V”摆臂(18)套在3号轴(20)上，轴向至轴肩两侧；双耳环安装座(16)和3号轴端挡圈(15)对称安装在3号轴(20)的两端；2号轴(10)穿过“V”摆臂(18)与“X”摆臂组件(8)相连，使得“V”摆臂(18)和“X”摆臂组件(8)可以绕3号轴(20)在较大范围摆动，吸收大幅低频震动。