CN103661568A - 一种带有不完全齿周期啮合转向机构 - Google Patents

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本发明涉及一种带有不完全齿周期啮合转向机构，属于机械创新技术领域。本发明包括线轮轴轴承座、圆柱齿轮、车底板、限位螺钉Ⅰ、限位螺母、带有不完全外齿的摆杆、带有不完全内齿的摆杆、限位螺钉Ⅱ、关节轴承、调节螺杆、销钉、曲柄、主动轮、后轮轴轴承座、后轮轴、线轮轴、圆柱齿轮
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、从动轮、支撑杆、前轮叉；所述关节轴承、调节螺杆组成可调节长度的连杆；带有不完全内齿的摆杆为摇杆部分；由曲柄、连杆、摇杆组成的连杆机构作为平面曲柄摇杆机构。本发明的机构具有自锁功能；能够任意分配前轮左右角度所占周期；便于参数计算。

Description

一种带有不完全齿周期啮合转向机构
技术领域
本发明涉及一种带有不完全齿周期啮合转向机构，属于机械创新技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展与进步，越来越多的创新机构被应用在各行各业，产生了各种各样机械机构，特别是自动控制机械倍受欢迎。
在人们日常生活、工业生产以及一些危险坏境下的自动工作场合都有广泛的应用，例如在一个排爆现场，存在一些特定规律的障碍时，一种能够恰好绕过障碍将自动拆除设备运送到指定位置实施排爆任务。这无疑是很有意义的机构。
然而由于传统的连杆转向机构自身的精度有限且轨迹参数计算复杂，在较远距离时很难保证较高精度运行。因此，就需要一种新的结构既能保证精度又便于参数计算。
发明内容
本发明提供了一种带有不完全齿周期啮合转向机构，以用于解决传统的连杆转向机构自身的精度有限且轨迹参数计算复杂的问题。
本发明的技术方案是：一种带有不完全齿周期啮合转向机构，包括线轮轴轴承座1、圆柱齿轮                                               
Figure 2013106854434100002DEST_PATH_IMAGE002
2、车底板3、限位螺钉Ⅰ4、限位螺母5、带有不完全外齿的摆杆6、带有不完全内齿的摆杆7、限位螺钉Ⅱ8、关节轴承9、调节螺杆10、销钉11、曲柄12、主动轮13、后轮轴轴承座14、后轮轴15、线轮轴16、圆柱齿轮
Figure 2013106854434100002DEST_PATH_IMAGE004
17、从动轮18、支撑杆19、前轮叉20；其中线轮轴轴承座1通过螺钉固定安装在车底板3上，圆柱齿轮
Figure 507334DEST_PATH_IMAGE002
2与线轮轴16一端通过过盈配合固定安装，限位螺钉Ⅰ4、限位螺钉Ⅱ8拧入限位螺母5中，限位螺母5通过金属粘结剂固定粘结在车底板3上，带有不完全外齿的摆杆6通过过盈配合与前轮叉20固定连接，带有不完全内齿的摆杆7中部节点通过转动副安装在车底板3上做悬臂布置，带有不完全内齿的摆杆7的另一端通过移动副与关节轴承9内部球孔链接，调节螺杆10通过内部的螺纹与关节轴承9的螺纹端螺纹链接，销钉11的一端与曲柄12通过转动副铰接，销钉11的另一端通过转动副与调节螺杆10链接，曲柄12的一端通过过盈配合与线轮轴16固定链接，曲柄12的另一端通过螺纹链接固定销钉11，主动轮13通过过盈配合与后轮轴15链接，后轮轴轴承座14通过螺钉链接固定在车底板3后部，后轮轴15通过转动副固定在后轮轴轴承座14上，后轮轴15的两端分别链接主动轮13和从动轮18，后轮轴15上通过过盈配合安装有圆柱齿轮17，线轮轴16通过转动副安装在线轮轴轴承座1链接上，线轮轴16两端通过过盈配合分别安装有曲柄12、圆柱齿轮
Figure 31036DEST_PATH_IMAGE002
2，圆柱齿轮
Figure 143217DEST_PATH_IMAGE004
17通过过盈配合固定在后轮轴15上且与圆柱齿轮
Figure 305208DEST_PATH_IMAGE002
2啮合，从动轮18通过转动副固定在后轮轴15一端，支撑杆19通过过盈配合固定在车底板3中部，前轮叉20通过转动副安装在车底板3前部。
所述关节轴承9、调节螺杆10组成可调节长度的连杆；带有不完全内齿的摆杆7为摇杆部分；由曲柄12、连杆、摇杆组成的连杆机构作为平面曲柄摇杆机构。
所述关节轴承9为小型关节轴承，具有三个旋转方向自由度。
所述线轮轴16上绕有受拉力的线绳。
还包括轴承21，其安装在轴承21与带有不完全外齿的摆杆6、前轮叉20连接安装在车底板3上。
所述轴承21为深沟球轴承。 
所述轴承21的个数为8-11个，其中前轮叉20与车底板3之间安装1个或者2个，前轮叉20与前轮之间安装1个，带有不完全内齿的摆杆7的中部转轴与车底板3之间安装1个或者2个，线轮轴16与两个线轮轴轴承座1之间分别安装1个，后轮轴15与两个后轮轴轴承座14之间安装1个，从动轮18与线轮轴16之间安装1个或者2个。
本发明的工作原理是：所述曲柄12；关节轴承9，调节螺杆10组成可调节长度的连杆；带有不完全内齿的摆杆7为摇杆部分；由曲柄、连杆、摇杆组成的连杆机构作为平面曲柄摇杆机构。当平面曲柄摇杆机构的摇杆转过90°时，就成了空间曲柄摇杆机构。
限位螺钉Ⅰ4、限位螺钉Ⅱ8固定在限位螺母5中，限位螺母5固定在车底板3上，用来微调修正角度偏差。
线轮轴16作为整车机构动力输入的原动件转动（线轮轴16上动力输入为绕在其上的线绳受拉力产生力矩使得线轮轴16转动），其一端带动空间曲柄摇杆机构的曲柄12转动，曲柄12驱动摇杆带有不完全内齿的摆杆7在一定角度内摆动，在带有不完全内齿的摆杆7摆动过程中完成与不完全外齿的摆杆6啮合与自锁；其另一端驱动后轮轴15带动主动轮13，主动轮13驱动小车前行：
线轮轴16驱动曲柄12转动带动带有不完全内齿的摆杆7摆动，带有不完全内齿的摆杆7摆动带动带有不完全外齿的摆杆6在啮合时间段内换向；其中限位螺钉Ⅰ4、限位螺钉Ⅱ8、带有不完全外齿的摆杆6在与带有不完全内齿的摆杆7啮合时间内换向，之后前轮角度被锁定直到下一个带有不完全外齿的摆杆6在与带有不完全内齿的摆杆7啮合时间到来。
线轮轴16转动驱动圆柱齿轮
Figure 52191DEST_PATH_IMAGE002
2转动，圆柱齿轮
Figure 274225DEST_PATH_IMAGE002
2与圆柱齿轮
Figure 686752DEST_PATH_IMAGE004
17啮合将动力传给安装在后轮轴15上的主动轮13，主动轮13驱动车体前进。 
另外，由于采用轴承21小间隙可以配合悬臂布置；由于其固定轴向接触短可以只用一个轴承；为了增加固定端轴向接触的长度，使得轴向晃动变小，可以添加两个轴承21。
本发明的有益效果是：
1、在设定好机构外形尺寸后，转向角度将确定，避免了一些不必要的误差。
2、机构具有自锁功能，极大地减弱小车在运行过程由于地面的不平滑而引起的震动引起的偏差。 
3、能够任意分配前轮左右角度所占周期，修正了由于主动轮在弧形轨迹内外测轨迹弧长不同而引起的周期分配比例不同的现象。
4、整车轨迹为特定弧长的圆弧轨迹链接而成，便于参数计算，通过调节限位螺钉可得到大量的规律轨迹，因此，小车也具有很好的适应性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明处于自锁阶段示意图；
图3为本发明处于换向阶段示意图；
图中各标号：1为线轮轴轴承座、2为圆柱齿轮
Figure 901701DEST_PATH_IMAGE002
、3为车底板、4为限位螺钉Ⅰ、5为限位螺母、6为带有不完全外齿的摆杆、7为带有不完全内齿的摆杆、8为限位螺钉Ⅱ、9为关节轴承、10为调节螺杆、11为销钉、12为曲柄、13为主动轮、14为后轮轴轴承座、15为后轮轴、16为线轮轴、17为圆柱齿轮
Figure 20967DEST_PATH_IMAGE004
、18为从动轮、19为支撑杆、20为前轮叉、21为轴承。
具体实施方式
实施例1：如图1-3所示，一种带有不完全齿周期啮合转向机构，包括线轮轴轴承座1、圆柱齿轮
Figure 210640DEST_PATH_IMAGE002
2、车底板3、限位螺钉Ⅰ4、限位螺母5、带有不完全外齿的摆杆6、带有不完全内齿的摆杆7、限位螺钉Ⅱ8、关节轴承9、调节螺杆10、销钉11、曲柄12、主动轮13、后轮轴轴承座14、后轮轴15、线轮轴16、圆柱齿轮
Figure 798878DEST_PATH_IMAGE004
17、从动轮18、支撑杆19、前轮叉20；其中线轮轴轴承座1通过螺钉固定安装在车底板3上，圆柱齿轮
Figure 364989DEST_PATH_IMAGE002
2与线轮轴16一端通过过盈配合固定安装，限位螺钉Ⅰ4、限位螺钉Ⅱ8拧入限位螺母5中，限位螺母5通过金属粘结剂固定粘结在车底板3上，带有不完全外齿的摆杆6通过过盈配合与前轮叉20固定连接，带有不完全内齿的摆杆7中部节点通过转动副安装在车底板3上做悬臂布置，带有不完全内齿的摆杆7的另一端通过移动副与关节轴承9内部球孔链接，调节螺杆10通过内部的螺纹与关节轴承9的螺纹端螺纹链接，销钉11的一端与曲柄12通过转动副铰接，销钉11的另一端通过转动副与调节螺杆10链接，曲柄12的一端通过过盈配合与线轮轴16固定链接，曲柄12的另一端通过螺纹链接固定销钉11，主动轮13通过过盈配合与后轮轴15链接，后轮轴轴承座14通过螺钉链接固定在车底板3后部，后轮轴15通过转动副固定在后轮轴轴承座14上，后轮轴15的两端分别链接主动轮13和从动轮18，后轮轴15上通过过盈配合安装有圆柱齿轮17，线轮轴16通过转动副安装在线轮轴轴承座1链接上，线轮轴16两端通过过盈配合分别安装有曲柄12、圆柱齿轮
Figure 964914DEST_PATH_IMAGE002
2，圆柱齿轮
Figure 538984DEST_PATH_IMAGE004
17通过过盈配合固定在后轮轴15上且与圆柱齿轮
Figure 908786DEST_PATH_IMAGE002
2啮合，从动轮18通过转动副固定在后轮轴15一端，支撑杆19通过过盈配合固定在车底板3中部，前轮叉20通过转动副安装在车底板3前部。
所述关节轴承9、调节螺杆10组成可调节长度的连杆；带有不完全内齿的摆杆7为摇杆部分；由曲柄12、连杆、摇杆组成的连杆机构作为平面曲柄摇杆机构。
所述关节轴承9为小型关节轴承，具有三个旋转方向自由度。
所述线轮轴16上绕有受拉力的线绳。
实施例2：如图1-3所示，一种带有不完全齿周期啮合转向机构，包括线轮轴轴承座1、圆柱齿轮
Figure 737064DEST_PATH_IMAGE002
2、车底板3、限位螺钉Ⅰ4、限位螺母5、带有不完全外齿的摆杆6、带有不完全内齿的摆杆7、限位螺钉Ⅱ8、关节轴承9、调节螺杆10、销钉11、曲柄12、主动轮13、后轮轴轴承座14、后轮轴15、线轮轴16、圆柱齿轮
Figure 534119DEST_PATH_IMAGE004
17、从动轮18、支撑杆19、前轮叉20；其中线轮轴轴承座1通过螺钉固定安装在车底板3上，圆柱齿轮
Figure 828441DEST_PATH_IMAGE002
2与线轮轴16一端通过过盈配合固定安装，限位螺钉Ⅰ4、限位螺钉Ⅱ8拧入限位螺母5中，限位螺母5通过金属粘结剂固定粘结在车底板3上，带有不完全外齿的摆杆6通过过盈配合与前轮叉20固定连接，带有不完全内齿的摆杆7中部节点通过转动副安装在车底板3上做悬臂布置，带有不完全内齿的摆杆7的另一端通过移动副与关节轴承9内部球孔链接，调节螺杆10通过内部的螺纹与关节轴承9的螺纹端螺纹链接，销钉11的一端与曲柄12通过转动副铰接，销钉11的另一端通过转动副与调节螺杆10链接，曲柄12的一端通过过盈配合与线轮轴16固定链接，曲柄12的另一端通过螺纹链接固定销钉11，主动轮13通过过盈配合与后轮轴15链接，后轮轴轴承座14通过螺钉链接固定在车底板3后部，后轮轴15通过转动副固定在后轮轴轴承座14上，后轮轴15的两端分别链接主动轮13和从动轮18，后轮轴15上通过过盈配合安装有圆柱齿轮
Figure 1933DEST_PATH_IMAGE004
17，线轮轴16通过转动副安装在线轮轴轴承座1链接上，线轮轴16两端通过过盈配合分别安装有曲柄12、圆柱齿轮
Figure 950298DEST_PATH_IMAGE002
2，圆柱齿轮
Figure 105204DEST_PATH_IMAGE004
17通过过盈配合固定在后轮轴15上且与圆柱齿轮
Figure 201336DEST_PATH_IMAGE002
2啮合，从动轮18通过转动副固定在后轮轴15一端，支撑杆19通过过盈配合固定在车底板3中部，前轮叉20通过转动副安装在车底板3前部。
所述关节轴承9、调节螺杆10组成可调节长度的连杆；带有不完全内齿的摆杆7为摇杆部分；由曲柄12、连杆、摇杆组成的连杆机构作为平面曲柄摇杆机构。
所述关节轴承9为小型关节轴承，具有三个旋转方向自由度。
所述线轮轴16上绕有受拉力的线绳。
还包括轴承21，其安装在轴承21与带有不完全外齿的摆杆6、前轮叉20连接安装在车底板3上。
所述轴承21为深沟球轴承。  
所述轴承21的个数为8-11个，其中前轮叉20与车底板3之间安装1个或者2个，前轮叉20与前轮之间安装1个，带有不完全内齿的摆杆7的中部转轴与车底板3之间安装1个或者2个，线轮轴16与两个线轮轴轴承座1之间分别安装1个，后轮轴15与两个后轮轴轴承座14之间安装1个，从动轮18与线轮轴16之间安装1个或者2个（即轴承21可取8个、9个、10个或者11个）。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种带有不完全齿周期啮合转向机构其特征在于：包括线轮轴轴承座（1）、圆柱齿轮                                                
Figure 2013106854434100001DEST_PATH_IMAGE001
（2）、车底板（3）、限位螺钉Ⅰ（4）、限位螺母（5）、带有不完全外齿的摆杆（6）、带有不完全内齿的摆杆（7）、限位螺钉Ⅱ（8）、关节轴承（9）、调节螺杆（10）、销钉（11）、曲柄（12）、主动轮（13）、后轮轴轴承座（14）、后轮轴（15）、线轮轴（16）、圆柱齿轮
Figure 114783DEST_PATH_IMAGE002
（17）、从动轮（18）、支撑杆（19）、前轮叉（20）；其中线轮轴轴承座（1）通过螺钉固定安装在车底板（3）上，圆柱齿轮（2）与线轮轴（16）一端通过过盈配合固定安装，限位螺钉Ⅰ（4）、限位螺钉Ⅱ（8）拧入限位螺母（5）中，限位螺母（5）通过金属粘结剂固定粘结在车底板（3）上，带有不完全外齿的摆杆（6）通过过盈配合与前轮叉（20）固定连接，带有不完全内齿的摆杆（7）中部节点通过转动副安装在车底板（3）上做悬臂布置，带有不完全内齿的摆杆（7）的另一端通过移动副与关节轴承（9）内部球孔链接，调节螺杆（10）通过内部的螺纹与关节轴承（9）的螺纹端螺纹链接，销钉（11）的一端与曲柄（12）通过转动副铰接，销钉（11）的另一端通过转动副与调节螺杆（10）链接，曲柄（12）的一端通过过盈配合与线轮轴（16）固定链接，曲柄（12）的另一端通过螺纹链接固定销钉（11），主动轮（13）通过过盈配合与后轮轴（15）链接，后轮轴轴承座（14）通过螺钉链接固定在车底板（3）后部，后轮轴（15）通过转动副固定在后轮轴轴承座（14）上，后轮轴（15）的两端分别链接主动轮（13）和从动轮（18），后轮轴（15）上通过过盈配合安装有圆柱齿轮
Figure 134878DEST_PATH_IMAGE002
（17），线轮轴（16）通过转动副安装在线轮轴轴承座（1）链接上，线轮轴（16）两端通过过盈配合分别安装有曲柄（12）、圆柱齿轮
Figure 425045DEST_PATH_IMAGE001
（2），圆柱齿轮
Figure 56008DEST_PATH_IMAGE002
（17）通过过盈配合固定在后轮轴（15）上且与圆柱齿轮
Figure 493943DEST_PATH_IMAGE001
（2）啮合，从动轮（18）通过转动副固定在后轮轴（15）一端，支撑杆（19）通过过盈配合固定在车底板（3）中部，前轮叉（20）通过转动副安装在车底板（3）前部。
2.根据权利要求1所述的带有不完全齿周期啮合转向机构，其特征在于：所述关节轴承（9）、调节螺杆（10）组成可调节长度的连杆；带有不完全内齿的摆杆（7）为摇杆部分；由曲柄（12）、连杆、摇杆组成的连杆机构作为平面曲柄摇杆机构。
3.根据权利要求1所述的带有不完全齿周期啮合转向机构，其特征在于：所述关节轴承（9）为小型关节轴承，具有三个旋转方向自由度。
4.根据权利要求1所述的带有不完全齿周期啮合转向机构，其特征在于：所述线轮轴（16）上绕有受拉力的线绳。
5.根据权利要求1所述的带有不完全齿周期啮合转向机构，其特征在于：还包括轴承（21），其安装在轴承（21）与带有不完全外齿的摆杆（6）、前轮叉（20）连接安装在车底板（3）上。
6.根据权利要求5所述的带有不完全齿周期啮合转向机构，其特征在于：所述轴承（21）为深沟球轴承。
7.根据权利要求5所述的带有不完全齿周期啮合转向机构，其特征在于：所述轴承（21）的个数为8-11个，其中前轮叉（20）与车底板（3）之间安装1个或者2个，前轮叉（20）与前轮之间安装1个，带有不完全内齿的摆杆（7）的中部转轴与车底板（3）之间安装1个或者2个，线轮轴（16）与两个线轮轴轴承座（1）之间分别安装1个，后轮轴（15）与两个后轮轴轴承座（14）之间安装1个，从动轮（18）与线轮轴（16）之间安装1个或者2个。
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