CN102745259B

CN102745259B - 一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘

Info

Publication number: CN102745259B
Application number: CN201210251067.3A
Authority: CN
Inventors: 冯华山; 宋可清; 张娜; 张晓宇; 王润孝; 秦现生; 谭小群; 李树军; 赵文涛; 高涛
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2032-07-19
Also published as: CN102745259A

Abstract

本发明提出了一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，包括车架、主桥组件、半桥组件和支腿组件；主桥组件包括主车桥、主车轮和主桥转向油缸；半桥组件包括半桥、半桥车轮、半桥转向油缸、摆动臂、伸缩臂和摆动臂油缸；支腿组件包括支腿架和支腿，支腿架固定在车架上，支腿对称安装在支腿架上。通过本发明，车辆可根据不同路况实现轮胎式行走、履带式行走和轮腿式行走的灵活切换。本发明既可以发挥轮胎式行走方式的快速移动能力，又可以根据路面情况方便的切换为履带式行走方式，履带为双节履带，增加了对地形的适应能力；遇到倾斜路面或其他路面可根据地形需要切换为轮腿式行走方式行走；必要时，打开支腿装置进行相关作业。

Description

一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘

技术领域

本发明涉及车辆底盘领域，具体是一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘。

背景技术

车辆底盘是整个机械的行走装置和支撑部分，它承受整个车辆的自重及工作装置工作时的反力，使车辆工作时能够稳定地支撑在地面上，同时又能够使机械在工作场地内运行及转移工地，车辆的行走装置兼有支撑和运行两大功能，目前车辆的行走装置按结构不同主要分为履带式和轮胎式两大类。履带工行走装置的特点是，驱动力大（通常每条履带的驱动力可达机重的35%-45%），接比压小（40-150kPa），因而越野性能及稳定性好，爬坡能力大（一般为50%-80%，最大的可达100%），且转弯半径小，灵活性好。但履带式行走装置运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快。因此，长距离运行时需借助其他运输车辆。轮胎式行走装置与履带式的相比，优点是运行速度快、机动性好，运行时轮胎不损坏路面，因而在城市建设中很受欢迎，缺点是接地比压大，爬坡能力小，执行作业时需要用专门支腿支撑以确保整车的稳定性和安全性。现在有新型的轮腿式车辆对地形的适应性较好，但是由于整体结构受力情况不好，结构较为复杂，不能得到广泛的应用

现在的车辆底盘中，尤其是工程机械中的底盘只是单纯的轮胎式底盘、履带式底盘或轮腿式底盘。对于一些在复杂路面或在多种路面上行走的车辆，轮胎式机械车辆的不能满足恶劣路面的行驶要求；而履带式机械车辆对于恶劣的地面状况适应性很强，但是在公路等好的路面上运动速度较慢，轮腿式结构对于横向倾斜的路面适应性很强但是结构上决定了不能承受较大的载荷。

发明内容

要解决的技术问题

本发明针对轮胎、履带、轮腿式行走装置的利弊，提出了一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，可根据作业需求与路面情况方便、快捷的切换行走方式，实现快速运动，在作业时，根据实际情况打支腿作业。对于在多种路面上行走和作业的车辆，极大的提高了车辆的适应性和运行速度。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：包括车架、主桥组件、半桥组件和支腿组件；

主桥组件包括主车桥、主车轮和主桥转向油缸；主车桥分为前后主车桥，前后主车桥对称固定在车架底部；主车桥两端通过转动支架与主车轮连接，各主车轮通过各自的液压马达独立驱动；主桥转向油缸缸体端部与主车桥中部铰链连接，主桥转向油缸输出端端部与各自对应的转动支架铰链连接；

半桥组件包括半桥、半桥车轮、半桥转向油缸、摆动臂、伸缩臂和摆动臂油缸；半桥外端通过转动支架与半桥车轮连接，各半桥车轮通过各自的液压马达独立驱动；各半桥之间相互独立；半桥转向油缸缸体端部与半桥中部铰链连接，半桥转向油缸输出端端部与各自对应的转动支架铰链连接；伸缩臂同轴套接摆动臂，摆动臂外端与车架铰链连接，伸缩臂外端与半桥固定连接；摆动臂油缸缸体端部与车架铰链连接，摆动臂油缸输出端端部与前支架端部及后支架端部铰链连接，前支架另一端与摆动臂中部铰链连接，后支架另一端与车架铰链连接，且摆动臂油缸处于前支架与后支架之间；

支腿组件包括支腿架和支腿，支腿架固定在车架上，支腿对称安装在支腿架上；每个支腿包括横向支腿杆、纵向支腿油缸和支脚；横向支腿杆安装在支腿架上，且平行于主车桥，并能够在支腿架内横向伸缩；纵向支腿油缸垂直于横向支腿杆，并与横向支腿杆通过纵向支腿转轴连接，纵向支腿转轴通过摆动油缸驱动转动；纵向支腿油缸输出杆外端与支脚固定连接。

所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：摆动臂与伸缩臂之间安装有伸缩臂油缸，伸缩臂油缸提供伸缩臂在摆动臂中伸缩运动的动力，且伸缩臂油缸输出端能够通过销轴受控锁定。

所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：调整摆动臂油缸伸出长度，使半桥车轮向上收起，整个底盘由主车轮支撑，处于轮式底盘行走状态。

所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：调整摆动臂油缸伸出长度，使半桥车轮与主车轮同时接地，主车轮与半桥车轮之间套有履带，处于履带行走状态。

所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：伸缩臂在伸缩臂油缸推动下在摆动臂中伸缩，调整履带的张紧程度；所述履带为双节履带。

所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：调整摆动臂油缸伸出长度，使主车轮离地，整个底盘由半桥车轮支撑，处于轮腿式行走状态。

所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：摆动油缸驱动纵向支腿转轴转动，带动纵向支腿油缸摆到竖直方向，纵向支腿油缸杆伸出，至主车轮和半桥车轮均离开地面，整个底盘由支脚支撑，处于支腿支撑工作状态。

有益效果

本发明实现了一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘结构，车辆可根据路况不同实现轮胎式行走、履带式行走和轮腿式行走的灵活切换。这种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘可以在多种路面上行走，既可以发挥轮胎式行走方式的快速移动能力，又可以根据路面情况方便的切换为履带式行走方式，履带为双节履带，增加了对地形的适应能力；遇到倾斜路面或其他路面可根据地形需要切换为轮腿式行走方式行走；必要时，打开支腿装置进行相关作业。

附图说明

图1：摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘结构的结构示意图（仰视图）；

图2：摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘结构轮式行走时的侧视图；

图3：支腿组件的剖视图；

图4：摆动臂与伸缩臂安装示意图；

图5-1~图5-4：摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘结构履带式行走时的侧视图：

图6：摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘结构轮腿式行走（在倾斜路面）时的前视图；

图7：摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘结构支腿作业的侧视图。

其中：1、车架；2、支腿；3、主车桥；4、摆动臂；5、伸缩臂；6、半桥；7、半桥转向油缸；8、转向支架；9、液压马达；10、主桥转向油缸；11、支腿架；12、主车轮；13、摆动臂油缸；14、后支架；15、前支架；16、半桥车轮；17、横向支腿杆；18、摆动油缸；19、摆动油缸安装法兰；20、轴承；21、纵向支腿转轴；22、纵向支腿油缸筒；23、纵向支腿油缸杆；24支脚；25、摆动臂销轴；26伸缩臂油缸；27伸缩臂销轴；28、履带。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

参照附图1，本实施例中的摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，包括车架1、主桥组件、半桥组件和支腿组件。整体结构前后对称、左右对称。

主桥组件包括主车桥3、主车轮12和主桥转向油缸10。主车桥分为前后两个主车桥，前后两个主车桥对称固定在车架底部；主车桥两端分别通过各自的转动支架8与主车轮连接，各主车轮通过各自的液压马达9独立驱动。主桥转向油缸缸体端部与主车桥中部铰链连接，主桥转向油缸输出端端部与各自对应的转动支架铰链连接，为主车轮提供转向动力。

半桥组件包括半桥6、半桥车轮16、半桥转向油缸7、摆动臂4、伸缩臂5和摆动臂油缸13。半桥外端通过转动支架与半桥车轮连接，各半桥车轮通过各自的液压马达独立驱动，半桥与半桥车轮一一对应，各半桥之间相互独立。半桥转向油缸缸体端部与半桥中部铰链连接，半桥转向油缸输出端端部与各自对应的转动支架铰链连接，为半桥车轮提供转向动力。

每个半桥对应有两套平行的伸缩臂和摆动臂，参照附图4，伸缩臂同轴套接摆动臂，摆动臂外端与车架铰链连接，伸缩臂外端与半桥固定连接。摆动臂与伸缩臂之间安装有伸缩臂油缸26，伸缩臂油缸两端分别与摆动臂上的销轴25和伸缩臂上的销轴27铰接，伸缩臂油缸提供伸缩臂在摆动臂中伸缩运动的动力，且伸缩臂油缸输出端能够通过销轴受控锁定，满足车辆采用轮胎行驶和轮腿式行走时的要求。

参照附图2，摆动臂油缸缸体端部与车架铰链连接，摆动臂油缸输出端端部与前支架端部及后支架端部铰链连接，前支架另一端与摆动臂中部铰链连接，后支架另一端与车架铰链连接，且摆动臂油缸处于前支架与后支架之间，这样摆动臂4、前支架15、后支架14与车架1本身形成四连杆机构，由摆动臂油缸13提供动力实现摆动臂4的摆动。

支腿组件包括支腿架11和支腿2。支腿架固定在车架上，四个支腿两两布置安装在支腿架两侧。如图3所示，每个支腿包括横向支腿杆17、纵向支腿油缸和支脚24。横向支腿杆安装在支腿架上，且平行于主车桥，并能够在支腿架内横向伸缩。横向支腿通过螺栓与摆动油缸安装法兰19连接，摆动油缸安装法兰19通过螺栓与摆动油缸18连接，摆动油缸18与纵向支腿转轴21连接，纵向支腿转轴21通过滚动轴承20与摆动油缸安装法兰19连接，纵向支腿转轴通过摆动油缸驱动转动。纵向支腿油缸垂直于横向支腿杆，纵向支腿油缸筒22与纵向支腿转轴21固接，纵向支腿油缸杆23外端与支脚固定连接。每个支腿有3个自由度，包括横向支腿杆17在支腿架中的伸缩运动，纵向支腿转轴21绕横向支腿杆17的转动，纵向支腿油缸杆23的伸缩运动。支腿工作时，首先横向支腿杆伸出，纵向支腿转轴沿横向支腿转动由水平方向转到竖直方向，然后支腿伸出，直至将整车撑起到理想的高度。行进过程中4个支腿收缩，使整个布局紧凑利于机械的行进和转向。

如图2所示，机械处于轮式底盘行走状态，此时摆动臂油缸13处于伸出状态，通过摆动臂四连杆机构，四个半桥车轮向上收起，整个底盘由四个主车轮支撑，通过各自的液压马达驱动前进，通过主桥转向油缸的伸缩，调整主车轮的偏角实现转向。整机运行速度快、机动性好，运行时轮胎不损坏路面。

如图5-1所示。机械处于履带行走状态，此时摆动臂油缸13收缩，通过摆动臂四连杆机构，使四个半桥车轮与四个主车轮同时接地，再在主车轮与半桥车轮之间套上履带，在伸缩臂油缸的推动下伸缩臂在摆动臂中伸缩，调整履带的张紧程度，左右履带为断开的双节履带；并且如图5-2、5-3、5-4所示，可以通过调节摆动臂油缸的伸缩长度，带动半桥车轮的俯仰来适应不同的地形。通过主车轮与半桥车轮联合驱动履带，通过各履带的差速实现转向。这样整个底盘驱动力大，接比压小，因而越野性能及稳定性好，爬坡能力大，且转弯半径小，灵活性好。

如图6所示，本发明提出的摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘结构，有利于方便的切换为轮腿式行走方式，其具体的方案是，四个摆动臂油缸继续收缩，通过摆动臂四连杆机构，使四个主车轮离地，由四个半桥车轮支撑整车，由于四个半桥车轮相互独立，通过调节四个摆动臂油缸的伸长量，使四个半桥车轮可以满足不同路面的行走，特别是在有一定坡度的路面时使上车处于水平状态。

如图7所示，机械处于支腿支撑工作状态，此时，四个摆动臂油缸13处于收缩状态，通过摆动臂四连杆机构，四个半桥车轮向上收起，同时，根据工作环境状况将横向支腿杆伸出到理想长度，然后，纵向支腿转轴21在摆动油缸的推动下带动纵向支腿油缸杆23摆到竖直方向，纵向支腿油缸杆23伸长，至主车轮离开地面。便于机械进行相关作业。

Claims

1.一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：包括车架、主桥组件、半桥组件和支腿组件；

2.根据权利要求1所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：摆动臂与伸缩臂之间安装有伸缩臂油缸，伸缩臂油缸提供伸缩臂在摆动臂中伸缩运动的动力，且伸缩臂油缸输出端能够通过销轴受控锁定。

3.根据权利要求2所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：调整摆动臂油缸伸出长度，使半桥车轮向上收起，整个底盘由主车轮支撑，处于轮式底盘行走状态。

4.根据权利要求2所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：调整摆动臂油缸伸出长度，使半桥车轮与主车轮同时接地，主车轮与半桥车轮之间套有履带，处于履带行走状态。

5.根据权利要求4所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：伸缩臂在伸缩臂油缸推动下在摆动臂中伸缩，调整履带的张紧程度；所述履带为双节履带。

6.根据权利要求2所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：调整摆动臂油缸伸出长度，使主车轮离地，整个底盘由半桥车轮支撑，处于轮腿式行走状态。

7.根据权利要求2所述一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘，其特征在于：摆动油缸驱动纵向支腿转轴转动，带动纵向支腿油缸摆到竖直方向，纵向支腿油缸杆伸出，至主车轮和半桥车轮均离开地面，整个底盘由支脚支撑，处于支腿支撑工作状态。