CN110667305A - 一种麦克纳姆全向轮和装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种麦克纳姆全向轮和装配方法，包括轮毂、两挡片和若干辊体，两所述挡片分别与所述轮毂的两端面固定；所述辊体环绕所述轮毂的轴向设置，且所述辊体的轴线与所述辊体的轴线呈45°；所述辊体通过连接轴与两所述挡片转动连接，所述连接轴的两端可拆卸的设置有紧固件，所述紧固件能够将所述连接轴与两所述挡片固定。本发明其便于更换辊体，同时根据辊体的受力重合区域设定补偿值，以使包络线位于相邻包络面的范围内，使麦克纳姆全向轮在实际运行过程避开辊体窄边承受负载，避免使用过程中出现窄边胶层径向变形量过大，造成窄边胶层位置应力集中，温升过高导致胶层脱落。

Description

一种麦克纳姆全向轮和装配方法

技术领域

本发明涉及轮组配件领域，具体涉及一种麦克纳姆全向轮和装配方法。

背景技术

麦克纳姆轮和传统车轮不同，麦克纳姆轮由若干个辊子按照一定的要求装配而成，通常轮毂的设计轴线和辊子的设计轴线呈45度。通过多个麦克纳姆轮的组合使用，便可使得车体产生平面内任意方向的移动和转动。通常一套完整的麦克纳姆轮运动系统是使用多个电机同步驱动、精确调速来实现车体的全向移动的。

现有技术中的辊子在更换的过程中，需要先将插设在其内部的轴抽出，才能够将辊子和轮毂分离。因为轴从辊子内部抽出时存在一定的阻尼力，使得辊子和轮毂不易分离，因而上述分离方式不便于辊子更换。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种麦克纳姆全向轮和装配方法，其便于更换辊体。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种麦克纳姆全向轮，包括轮毂、两挡片和若干辊体，两所述挡片分别与所述轮毂的两端面固定；所述辊体环绕所述轮毂的轴向设置，且所述辊体的轴线与所述辊体的轴线呈45°；所述辊体通过连接轴与两所述挡片转动连接，所述连接轴的两端可拆卸的设置有紧固件，所述紧固件能够将所述连接轴与两所述挡片固定。

进一步的，所述辊体的两端嵌设有组合轴承，所述组合轴承的端面凸出于所述辊体的端面。

进一步的，所述辊体的两侧设置有抵接件，所述抵接件的两端分别与所述组合轴承和所述挡片贴合，用以弥补安装间隙。

进一步的，所述抵接件为弹簧垫圈或波形弹簧。

进一步的，所述连接轴和所述紧固件的连接处涂覆有螺纹胶。

进一步的，两所述挡片上开设有若干螺纹孔，所述轮毂能够与驱动件键连接或法兰连接。

进一步的，所述轮毂和两所述挡片上均开设有若干定位孔。

进一步的，所述辊体的外部包覆有保护层。

本发明的另一目的还在于提供一种用于麦克纳姆全向轮的装配方法，包括以下步骤：

S1、根据麦克纳姆全向轮的宽度方向建立包括“顶”参照面、“中”参照面、“底”参照面的参考系；

S2、在所述“中”参照面内建立参照轴线，所述参照轴线与所述“中”参照面呈45°；

S3、建立通过所述参照轴线的“侧”参照面，用作旋转基准面；

S4、在所述“顶”参照面、所述“中”参照面、所述“底”参照面上绘制所述麦克纳姆全向轮的包络线；

S5、在所述“侧”参照面上绘制所述辊体的包络面，以旋转形成所述辊体；

S6、排布全部的所述辊体，确定所述辊体的受力重合区域；

S7、根据所述辊体的受力重合区域设定补偿值，所述补偿值为所述辊体的外径最大处向远离参考系的方向的距离，以使所述包络线位于相邻所述包络面的范围内。

进一步的，在步骤S7中，所述补偿值为0.5mm-3mm。

本发明的有益效果：

在拆除辊体时，先将两紧固件与连接轴分离，则位于两挡片之间的辊体和连接轴可以直接与挡片脱离，从而无需将连接轴和辊体分离便可以实现辊体和轮毂的分离，从而便于辊体的更换；

根据辊体的受力重合区域设定补偿值，以使包络线位于相邻包络面的范围内，使麦克纳姆全向轮在实际运行过程避开辊体窄边承受负载，避免使用过程中出现窄边胶层径向变形量过大，造成窄边胶层位置应力集中，温升过高导致胶层脱落。

附图说明

图1是本发明的整体示意图；

图2是本发明中辊体的排布示意图；

图3是本发明中辊体的排布展开的示意图；

图4是本发明中辊体的结构示意图；

图5是本发明中辊体的剖视图；

图6是本发明中轮毂和挡片的结构示意图。

图中标号说明：1、轮毂；2、挡片；21、螺纹孔；22、安装槽；23、定位孔；3、辊体；31、组合轴承；32、抵接件；33、保护层；4、连接轴；41、紧固件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的一种麦克纳姆全向轮和装配方法的一实施例，包括轮毂1、两挡片2和若干辊体3，两挡片2与轮毂1的两端面固定，由此轮毂1和两挡片2组成了麦克纳姆全向轮的框架。全部的辊体3均环绕轮毂1的轴向等间距设置，两挡片2上开设有用于放置辊体3端部的安装槽22。辊体3的内部穿设有连接轴4，同时连接轴4的两端部可拆卸的连接有紧固件41，当辊体3放置在安装槽22中时，连接轴4位于两挡片2之间，此时利用两紧固件41将连接轴4和两挡片2固定连接。其中，连接轴4的两端部可以和挡片2贴合，也可以留有一定的间隙。在拆除辊体3时，先将两紧固件41与连接轴4分离，则位于两挡片2之间的辊体3和连接轴4可以直接从安装槽22中取出，从而无需将连接轴4和辊体3分离便可以实现辊体3和轮毂1的分离，从而便于辊体3的更换。

参照图1、图4和图5，本实施例中紧固件41可以选用紧固螺钉，当然连接轴4和紧固件41也可以选用铆接等其他可拆卸连接方式。为了增大连接轴4和两紧固件41之间的紧固力，连接轴4和紧固件41的连接处涂覆有螺纹胶。

参照图1和图2，全部的辊体3均呈纺锤体，放置在安装槽22中的辊体3均与轮毂1转动连接。辊体3的轴线和轮毂1的轴线呈45°，在装配时麦克纳姆全向轮两两对称，且全部的麦克纳姆全向轮的辊体3的轴均指向底盘的中心，因而全部辊体3环绕形成的包络面为圆形。麦克纳姆全向轮在旋转的过程中，辊体3与地面摩擦会产生摩擦力，摩擦力的方向与辊体3的轴向相反，所以麦克纳姆全向轮所受的摩擦力与辊体3方向呈45°，因而可以实现全向运动。

参照图1和图4，辊体3的两端部均嵌设有组合轴承31，本实施例中组合轴承31优选滚针-推力圆柱滚子轴承，该轴承可以同时承受较大轴向负载与径向负载；且两组合轴承31的端面凸出于辊体3的端面。两辊体3的两侧设置有抵接件32，两抵接件32的两端分别与组合轴承31和挡片2抵接，两抵接件32套设在连接轴4上能够弥补辊体3安装时与挡片2之间的间隙。本实施例中抵接件32优选弹簧垫圈或者波形弹簧，利用抵接件32可以抵消加工和转配时产生的累计公差，以去除安装间隙，同时还能够降低噪音。此外，辊体3的外部包覆有保护层33，本实施例中保护层33优选聚氨酯包胶。保护层33能够减小辊体3的磨损，同时也能够降低噪音。

参照图1和图6，两挡片2位于轮毂1的两侧，同时两挡片2上开设有若干螺纹孔21，因而便于将挡片2和其他组件连接。此外，轮毂1可以根据驱动件的不同选择键连接或者法兰连接等不同的连接方式，以便于装配和使用。

参照图1和图5，轮毂1和挡片2上均开设有若干定位孔23，上述定位孔23中可以插设定位销等。利用定位孔23和插设在其中的定位销能够增大轮毂1和两挡片2装配时位置的准确性，同时定位销能够提供抗剪切力。以增大麦克纳姆全向轮的使用性能。

一种用于装配上述麦克纳姆全向轮的方法，包括以下步骤：S1、根据麦克纳姆全向轮的宽度方向建立包括“顶”参照面、“中”参照面、“底”参照面的参考系；“顶”参照面、“中”参照面、“底”参照面依次平行设置，“顶”参照面和“底”参照面分别对应麦克纳姆全向轮的两端所在的平面，“中”参照面位于“顶”参照面和“底”参照面的中部位置处；

S2、在所述“中”参照面内建立参照轴线，所述参照轴线与所述“中”参照面呈45°；

S3、建立通过所述参照轴线的“侧”参照面，用作旋转基准面；

S4、在所述“顶”参照面、所述“中”参照面、所述“底”参照面上绘制所述麦克纳姆全向轮的包络线；

S5、在所述“侧”参照面上绘制所述辊体的包络面，以旋转形成所述辊体；

S6、排布全部的所述辊体，确定所述辊体的受力重合区域；

S7、根据所述辊体的受力重合区域设定补偿值，所述补偿值为所述辊体的外径最大处向远离参考系的方向的距离，以使所述包络线位于相邻所述包络面的范围内。辊体的结构为纺锤体，因而其窄边的承载能力低。辊体在“侧”参照面上形成的包络面，同时在“顶”参照面、“中”参照面、“底”参照面上绘制所述麦克纳姆全向轮的包络线，在理论上包络线应该位于上述包络面的内部，从而减轻辊体窄边形成的应力集中。

参照图2和图3，在本实施例中辊体的外部会包覆保护层，此时因为包覆在辊体窄边的保护层较薄，因而降低了辊体窄边负载的承受力，使得辊体窄边包覆的保护层沿径向产生较大的变形。同时因为在麦克纳姆全向轮运行的过程中，应力集中点主要集中在辊体的窄边处，因而包覆在辊体窄边处的保护层易在应力集中的作用下局部温度升高，导致保护层脱落。

参照图2和图3，根据实际装配中麦克纳姆全向轮的宽边相对于窄边通常会有一定的凸出量，同时结合相邻辊体的受力重合区域可以设定补偿值，相邻辊体的受力重合区域在图3中用阴影部分表示，图3中单个辊体上的阴影表示单个辊体独立的承载区域；本实施例中补偿值的范围为0.5mm-3mm。利用补偿值调整包络线位于包络面的内部，使得麦克纳姆全向轮各辊体的包络面形成一个整体外圆，从而减轻辊体窄边形成的应力集中。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种麦克纳姆全向轮，其特征在于，包括轮毂、两挡片和若干辊体，两所述挡片分别与所述轮毂的两端面固定；所述辊体环绕所述轮毂的轴向设置，且所述辊体的轴线与所述辊体的轴线呈45°；所述辊体通过连接轴与两所述挡片转动连接，所述连接轴的两端可拆卸的设置有紧固件，所述紧固件能够将所述连接轴与两所述挡片固定。

2.如权利要求1所述的麦克纳姆全向轮，其特征在于，所述辊体的两端嵌设有组合轴承，所述组合轴承的端面凸出于所述辊体的端面。

3.如权利要求2所述的麦克纳姆全向轮，其特征在于，所述辊体的两侧设置有抵接件，所述抵接件的两端分别与所述组合轴承和所述挡片贴合，用以弥补安装间隙。

4.如权利要求3所述的麦克纳姆全向轮，其特征在于，所述抵接件为弹簧垫圈或波形弹簧。

5.如权利要求1所述的麦克纳姆全向轮，其特征在于，所述连接轴和所述紧固件的连接处涂覆有螺纹胶。

6.如权利要求1所述的麦克纳姆全向轮，其特征在于，两所述挡片上开设有若干螺纹孔，所述轮毂能够与驱动件键连接或法兰连接。

7.如权利要求1所述的麦克纳姆全向轮，其特征在于，所述轮毂和两所述挡片上均开设有若干定位孔。

8.如权利要求1所述的麦克纳姆全向轮，其特征在于，所述辊体的外部包覆有保护层。

9.一种用于权利要求1所述的麦克纳姆全向轮的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据麦克纳姆全向轮的宽度方向建立包括“顶”参照面、“中”参照面、“底”参照面的参考系；

S2、在所述“中”参照面内建立参照轴线，所述参照轴线与所述“中”参照面呈45°；

S3、建立通过所述参照轴线的“侧”参照面，用作旋转基准面；

S4、在所述“顶”参照面、所述“中”参照面、所述“底”参照面上绘制所述麦克纳姆全向轮的包络线；

S5、在所述“侧”参照面上绘制所述辊体的包络面，以旋转形成所述辊体；

S6、排布全部的所述辊体，确定所述辊体的受力重合区域；

S7、根据所述辊体的受力重合区域设定补偿值，所述补偿值为所述辊体的外径最大处向远离参考系的方向的距离，以使所述包络线位于相邻所述包络面的范围内。

10.一种如权利要求9所述的装配方法，其特征在于，在步骤S7中，所述补偿值为0.5mm-3mm。

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