CN108297637B

CN108297637B - 基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统

Info

Publication number: CN108297637B
Application number: CN201810034461.9A
Authority: CN
Inventors: 尹建军; 王晓晓; 王超; 陆敬尧
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Lipson Chongqing Machinery Technology Co ltd
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2020-07-31
Anticipated expiration: 2038-01-15
Also published as: CN108297637A

Abstract

本发明涉及一种基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统，包括船体、驾驶操控室、履带总成、履带离地间距调节机构、固定蹼明轮、明轮吃水深度调节机构，液压控制回路和动力传递系统组成。4个履带总成和2个固定蹼明轮沿船体中心面纵向对称布置，其中2个履带总成分别通过履带离地间距调节机构连接在船体的一侧，固定蹼明轮布置在2个履带总成中间，通过明轮吃水深度调节机构连接在船体的同一侧；该水陆两栖行驶系统适应水草、垃圾等漂浮物密集的水域荷重行驶，具有水陆行驶性能优和安全性好的特点。

Description

基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统

技术领域

本发明涉及行走机械技术领域，具体涉及一种基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统。

背景技术

目前，水陆两栖行驶系统在城市内涝救灾抢险，河道、湖泊或水库清理水草和垃圾、机耕船等领域具有较为迫切的应用需求。中国专利CN 103661650 B公开的“一种船式拖拉机的行驶系统”，采用车轮和履带相结合的方式，在深泥脚水田耕整地时，整机接地比压小，提高了整机驱动力和行驶性能。但由于该行驶系统的结构限制，在坑洼沼泽地带不易保持平稳行驶，不适合进入沼泽地作业；再如中国专利CN 101725137 A公开的“两栖式多功能水面漂浮物打捞装置”，采用履带和水中推进器相结合的方式，并采用双浮体作为承载体，大大提高了在水中的浮力，解决了普通车辆和船只都不能解决的打捞死角问题。然而，其履带行走装置不能升降，当打捞装置承重加大时，履带行走装置淹没在水中，导致在行驶系统的水中行驶阻力过大而行驶缓慢，甚至由于推进器推动力不足而停车，且水中推进器的叶轮极易缠绕水草而导致推进器故障。

针对上述行驶系统的不足，本发明提供一种基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统，可作为城市内涝救灾抢险运输车、河道、湖泊或水库的水面漂浮物清理设备、机耕船的行驶平台。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统，陆地行驶时明轮升起而四条履带下降接地行走，水中行驶时四条履带收回到甲板下面而明轮下降到合适的吃水深度，且适应水草、垃圾等漂浮物密集的水域荷重行驶，实现水陆两栖行驶功能。

为了达到本发明的目的，本发明的技术方案是：基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统，包括船体、驾驶操控室、四个履带总成、履带离地间距调节机构(Ⅰ)、两个固定蹼明轮、明轮吃水深度调节机构(Ⅱ)，液压控制回路(Ⅲ)和动力传递系统(Ⅳ)；四个履带总成和两个固定蹼明轮对称布置在船体两侧，四个履带总成分别通过履带离地间距调节机构(Ⅰ)对称安装在船体的两侧，每个固定蹼明轮均位于船体每侧相邻两个履带总成的中间位置，固定蹼明轮通过明轮吃水深度调节机构(Ⅱ)连接在船体上；船体两侧的履带总成的驱动轮由铰接在船体外侧的第一差速齿轮箱的行星轮输出轴驱动，固定蹼明轮由铰接在船体外侧的第二差速齿轮箱的行星轮输出轴驱动；同侧两个履带总成的差速齿轮箱的中心输入轴由链传动实现等速联动；履带总成和固定蹼明轮相对船体底部的位置，分别通过履带离地间距调节机构(Ⅰ)和明轮吃水深度调节机构(Ⅱ)进行调节；所述履带离地间距调节机构(Ⅰ)包括第一油缸总成、摆杆、短连杆、第一差速齿轮箱、履带总成和摇杆；第一油缸总成一端固定铰接于船体上，另一端与摆杆铰接；摆杆的一端固定铰接于船体上，摆杆的另一端通过销轴与短连杆相连，短连杆的一端与第一差速齿轮箱的惰轮输出轴铰接；第一差速齿轮箱的中心输入轴支撑在船体上，履带总成的驱动轮固结在第一差速齿轮箱的行星轮输出轴上；摇杆的摆动中心轴固定铰接于船体上，与第一差速齿轮箱的中心输入轴处于同一水平线，摇杆的另一端与履带总成的导向轮轴铰接，摇杆两端的铰接孔距等于第一差速齿轮箱的中心输入轴与行星轮输出轴之间的轴距；所述履带离地间距调节机构(Ⅰ)的第一油缸总成达到最大行程时，摆杆与短连杆共线到死点位置，第一差速齿轮箱与摇杆同步摆动，第一差速齿轮箱的中心输入轴与行星轮输出轴之间的轴心线垂直于地面，履带总成离地间距保持稳定；所述明轮吃水深度调节机构(Ⅱ)包括第二油缸总成和第二差速齿轮箱，第二油缸总成一端固定铰接于船体上，另一端与第二差速齿轮箱的惰轮输出轴铰接，第二差速齿轮箱的中心输入轴支撑在船体上，固定蹼明轮固结在第二差速齿轮箱的行星轮输出轴上，当第二油缸总成伸缩时，带动第二差速齿轮箱绕中心输入轴摆动，实现固定蹼明轮吃水深度的调节。

上述方案中，所述第一差速齿轮箱或第二差速齿轮箱均由三个相等的齿轮和齿轮箱体组成。

上述方案中，所述动力传递系统(Ⅳ)包括液压马达、液压泵、皮带轮、减速器、主动链轮、从动链轮和传动链；支撑在船体上的减速器与液压马达固连，主动链轮同轴固结在减速器输出轴与第一差速齿轮箱的中心输入轴组成的轴系上，船体两侧对称布置的两个履带总成的驱动轮分别由液压马达通过减速器和第一差速齿轮箱的中心输入轴独立驱动，从动链轮与连接同侧履带总成的第一差速齿轮箱的中心输入轴同轴固结，船体两侧对称布置的另两个履带总成的第一差速齿轮箱的中心输入轴分别由主动链轮通过传动链带动从动链轮，实现船体两侧对称布置的另两个履带总成的驱动轮与同侧履带总成的驱动轮等速联动。

安装安装安装安装本发明的有益效果是：1、所述水陆两栖行驶系统采用可升降的四履带行走机构，同侧的两条履带总成等速联动，可独立升降。在陆地行走时，四履带接地面积大、接地比压小，减少对土壤的压实，行驶性能优。履带总成相对于船体高度可调，使其在水中行驶时，通过履带离地间距调节机构将履带总成收回到甲板下面，可减小行驶系统在水中的行驶阻力，保持良好的水中行驶性能。2、所述水陆两栖行驶系统的明轮相对船体高度可调，使其在水中行驶时，通过控制明轮吃水深度调节机构适应荷重变化而引起船体吃水深度变化，使明轮调节到合适的吃水深度，解决明轮吃水深度过大引起的水中行驶阻力过大导致明轮驱动扭矩无法满足行驶动力需求的问题。3、所述水陆两栖行驶系统的履带离地间距调节机构可以分别控制同侧的两条履带总成，沿坡地横向行驶时，两侧履带总成可以调整到不同高度，使水陆两栖行驶系统保持平稳，不易发生侧翻，安全性好。

附图说明

下面借助附图详细阐述本发明，附图中：

图1是本发明水陆两栖行驶系统的总体结构示意图。

图2是本发明水陆两栖行驶系统的传动系统结构示意图。

图3是本发明水陆两栖行驶系统的内部结构示意图。

图4是本发明水陆两栖行驶系统履带离地间距调节机构示意图。

图5是本发明水陆两栖行驶系统的明轮吃水深度调节机构示意图。

图6是本发明水陆两栖行驶系统的液压油路图。

其中，1.驾驶操控室；2.第一油缸总成；3.船体；4.第二油缸总成；5.摆杆；6.摇杆；7.短连杆；8.第一差速齿轮箱；9.第二差速齿轮箱；10.固定蹼明轮；11.驱动轮；12.导向轮；13.履带总成；14.导向轮轴；15.皮带轮；16.发动机；17.液压泵；18.液压马达；19.减速器；20.传动链；21.轴承；22.摆动中心轴；23.主动链轮；24.从动链轮；25.肋骨；26.舷侧纵桁；27.船底纵骨；28.底座；29.中心输入轴；30.销轴；31.惰轮输出轴；32.行星轮输出轴；33.齿轮；34.齿轮箱体；35.单向阀；36.电磁换向阀；37.滤油器；38.溢流阀；39.节流阀；40.油箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统主要由船体3、驾驶操控室1、履带总成13、履带离地间距调节机构Ⅰ、固定蹼明轮10、明轮吃水深度调节机构Ⅱ，液压控制回路Ⅲ和动力传递系统Ⅳ组成；4个履带总成13和2个固定蹼明轮10对称布置在船体两侧，船体每侧的两个履带总成13和两个履带离地间距调节机构Ⅰ与船体另外一侧的两个履带总成13和两个履带离地间距调节机构Ⅰ对称布置，其中的2个履带总成13分别通过履带离地间距调节机构Ⅰ连接在船体3的一侧，同侧的两条履带总成等速联动，可独立升降。固定蹼明轮10布置在2个履带总成13中间，通过明轮吃水深度调节机构Ⅱ连接在船体3的同一侧；摇杆6的摆动中心轴22固定铰接于船体3上，与第一差速齿轮箱8的中心输入轴29处于同一水平线，摇杆6的另一端与履带总成13的导向轮轴14铰接，摇杆6两端的铰接孔距等于第一差速齿轮箱8的中心输入轴29与行星轮输出轴32之间的轴距。通过控制履带离地间距调节机构Ⅰ和明轮吃水深度调节机构Ⅱ，实现履带总成13和固定蹼明轮10升降。

如图2和图3所示，两侧的履带总成13的驱动轮11由铰接在船体3外侧的第一差速齿轮箱8的行星轮输出轴32驱动，固定蹼明轮10由铰接在船体3外侧的第二差速齿轮箱9的行星轮输出轴32驱动。同侧2个履带总成13的差速齿轮箱5的中心输入轴29由链传动实现等速联动；履带总成13和固定蹼明轮10相对船体3底部的位置，分别通过履带离地间距调节机构Ⅰ和明轮吃水深度调节机构Ⅱ进行调节；动力传递系统Ⅳ包括液压马达18、液压泵17、皮带轮15、减速器19、主动链轮23、从动链轮24和传动链20。支撑在船体3上的减速器19与液压马达18固连，主动链轮23同轴固结在减速器19输出轴与第一差速齿轮箱8的中心输入轴29组成的轴系上。船体3两侧对称布置的2个履带总成13的驱动轮11分别由液压马达18通过减速器19和第一差速齿轮箱8的中心输入轴29独立驱动，保证陆地行驶转弯半径最小。从动链轮24与连接同侧履带总成13的第一差速齿轮箱8的中心输入轴29同轴固结。船体3两侧对称布置的另2个履带总成13的第一差速齿轮箱8的中心输入轴29分别由主动链轮23通过传动链20带动从动链轮24，实现船体3两侧对称布置的另2个履带总成13的驱动轮11与同侧履带总成13的驱动轮11等速联动。所述的水陆两栖行驶系统在陆地行驶时，固定蹼明轮10通过明轮吃水深度调节机构Ⅱ提升到最大高度，履带总成13通过履带离地间距调节机构Ⅰ下降到最低位置，实现陆地行驶。在水中行驶时，固定蹼明轮10通过明轮吃水深度调节机构Ⅱ下降到合适的吃水深度，履带总成13通过履带离地间距调节机构Ⅰ提升到最高位置以减小水中行驶阻力，实现水中行驶。

如图4所示，履带离地间距调节机构Ⅰ主要由第一油缸总成2、摆杆5、短连杆7、第一差速齿轮箱8、履带总成13和摇杆6组成；第一油缸总成2一端固定铰接于船体3上，另一端与摆杆5铰接，摆杆5的一端固定铰接于船体3上，摆杆5的另一端通过销轴30与短连杆7相连，短连杆7的一端与第一差速齿轮箱8的惰轮输出轴31铰接；第一差速齿轮箱8的中心输入轴29支撑在船体3上，履带总成13的驱动轮11固结在第一差速齿轮箱8的行星轮输出轴32上；销轴30可以保证第一油缸总成2达到最大行程时，摆杆5与短连杆7共线到死点位置，第一差速齿轮箱8与摇杆6同步摆动，第一差速齿轮箱8的中心输入轴29与行星轮输出轴32之间的轴心线垂直于地面，履带总成13离地间距保持稳定。所述水陆两栖行驶系统同侧的两条履带总成13等速联动，通过履带离地间距调节机构Ⅰ实现独立升降。在陆地行走时，四履带接地面积大、接地比压小，减少对土壤的压实，行驶性能优。履带总成13相对于船体3高度可调，使其在水中行驶时，通过履带离地间距调节机构Ⅰ将履带总成13收回到甲板下面，可减小行驶系统在水中的行驶阻力，保持良好的水中行驶性能。所述水陆两栖行驶系统的履带离地间距调节机构Ⅰ还可以分别控制同侧的两条履带总成13，沿坡地横向行驶时，两侧履带总成13可以调整到不同高度，使水陆两栖行驶系统保持平稳，不易发生侧翻，安全性好。

如图5所示，明轮吃水深度调节机构Ⅱ主要由第二油缸总成4和第二差速齿轮箱9组成。第二油缸总成4一端固定铰接于船体3上，另一端与第二差速齿轮箱9的惰轮输出轴31铰接。第二差速齿轮箱9的中心输入轴29支撑在船体3上，固定蹼明轮10固结在第二差速齿轮箱9的行星轮输出轴32上。当第二油缸总成4伸缩时，带动第二差速齿轮箱9绕中心输入轴29摆动，实现固定蹼明轮10吃水深度的调节。所述水陆两栖行驶系统的固定蹼明轮10相对船体3高度可调，使其在水中行驶时，通过控制明轮吃水深度调节机构Ⅰ适应荷重变化而引起船体吃水深度变化，使固定蹼明轮10调节到合适的吃水深度，解决明轮吃水深度过大引起的水中行驶阻力过大导致明轮驱动扭矩无法满足行驶动力需求的问题。

如图6所示，液压控制回路Ⅲ主要包括液压马达18、液压泵17、油缸总成4、电磁换向阀36、滤油器37、溢流阀38、节流阀39和油箱40。由发动机16通过皮带轮15驱动液压泵17从油箱40吸油，一条油路通过节流阀39驱动液压马达18转动，另一条油路通过电磁换向阀36驱动油缸总成4伸缩。各个液压马达18和油缸总成4可以实现分别控制，保证履带总成13独立运转和离地间距调节，也保证固定蹼明轮10独立运转和吃水深度调节。

Claims

1.基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统，包括船体（3）、驾驶操控室（1）、四个履带总成（13）、履带离地间距调节机构（Ⅰ）、两个固定蹼明轮（10）、明轮吃水深度调节机构（Ⅱ），液压控制回路（Ⅲ）和动力传递系统（Ⅳ）；其特征在于，四个履带总成（13）和两个固定蹼明轮（10）对称布置在船体两侧，四个履带总成（13）分别通过履带离地间距调节机构（Ⅰ）对称安装在船体（3）的两侧，每个固定蹼明轮（10）均位于船体（3）每侧相邻两个履带总成（13）的中间位置，固定蹼明轮（10）通过明轮吃水深度调节机构（Ⅱ）连接在船体（3）上；船体两侧的履带总成（13）的驱动轮（11）由铰接在船体（3）外侧的第一差速齿轮箱（8）的行星轮输出轴（32）驱动，固定蹼明轮（10）由铰接在船体（3）外侧的第二差速齿轮箱（9）的行星轮输出轴（32）驱动；同侧两个履带总成（13）的差速齿轮箱（8）的中心输入轴（29）由链传动实现等速联动；履带总成（13）和固定蹼明轮（10）相对船体（3）底部的位置，分别通过履带离地间距调节机构（Ⅰ）和明轮吃水深度调节机构（Ⅱ）进行调节；所述履带离地间距调节机构（Ⅰ）包括第一油缸总成（2）、摆杆（5）、短连杆（7）、第一差速齿轮箱（8）、履带总成（13）和摇杆（6）；第一油缸总成（2）一端固定铰接于船体（3）上，另一端与摆杆（5）铰接；摆杆（5）的一端固定铰接于船体（3）上，摆杆（5）的另一端通过销轴（30）与短连杆（7）相连，短连杆（7）的一端与第一差速齿轮箱（8）的惰轮输出轴（31）铰接；第一差速齿轮箱（8）的中心输入轴（29）支撑在船体（3）上，履带总成（13）的驱动轮（11）固结在第一差速齿轮箱（8）的行星轮输出轴（32）上；摇杆（6）的摆动中心轴（22）固定铰接于船体（3）上，与第一差速齿轮箱（8）的中心输入轴（29）处于同一水平线，摇杆（6）的另一端与履带总成（13）的导向轮轴（14）铰接，摇杆（6）两端的铰接孔距等于第一差速齿轮箱（8）的中心输入轴（29）与行星轮输出轴（32）之间的轴距；所述履带离地间距调节机构（Ⅰ）的第一油缸总成（2）达到最大行程时，摆杆（5）与短连杆（7）共线到死点位置，第一差速齿轮箱（8）与摇杆（6）同步摆动，第一差速齿轮箱（8）的中心输入轴（29）与行星轮输出轴（32）之间的轴心线垂直于地面，履带总成（13）离地间距保持稳定；所述明轮吃水深度调节机构（Ⅱ）包括第二油缸总成（4）和第二差速齿轮箱（9），第二油缸总成（4）一端固定铰接于船体（3）上，另一端与第二差速齿轮箱（9）的惰轮输出轴（31）铰接，第二差速齿轮箱（9）的中心输入轴（29）支撑在船体（3）上，固定蹼明轮（10）固结在第二差速齿轮箱（9）的行星轮输出轴（32）上，当第二油缸总成（4）伸缩时，带动第二差速齿轮箱（9）绕中心输入轴（29）摆动，实现固定蹼明轮（10）吃水深度的调节。

2.根据权利要求1所述的基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统，其特征在于，所述第一差速齿轮箱（8）或第二差速齿轮箱（9）均由三个相等的齿轮（33）和齿轮箱体（34）组成。

3.根据权利要求1所述的基于四履带和双明轮复合驱动的水陆两栖行驶系统，其特征在于，所述动力传递系统（Ⅳ）包括液压马达（18）、液压泵（17）、皮带轮（15）、减速器（19）、主动链轮（23）、从动链轮（24）和传动链（20）；支撑在船体（3）上的减速器（19）与液压马达（18）固连，主动链轮（23）同轴固结在减速器（19）输出轴与第一差速齿轮箱（8）的中心输入轴（29）组成的轴系上，船体（3）两侧对称布置的两个履带总成（13）的驱动轮（11）分别由液压马达（18）通过减速器（19）和第一差速齿轮箱（8）的中心输入轴（29）独立驱动，从动链轮（24）与连接同侧履带总成（13）的第一差速齿轮箱（8）的中心输入轴（29）同轴固结，船体（3）两侧对称布置的另两个履带总成（13）的第一差速齿轮箱（8）的中心输入轴（29）分别由主动链轮（23）通过传动链（20）带动从动链轮（24），实现船体（3）两侧对称布置的另两个履带总成（13）的驱动轮（11）与同侧履带总成（13）的驱动轮（11）等速联动。