CN111196324A - 液压驱动与操控式轮履转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公布一种液压驱动与操控式轮履转换装置。包括一个中心的六角支架组件,外围均匀布置的六组支撑机构与六组边圈组件,三组后顶点导向传动组件,三组前顶点导向传动组件,均匀布置的三组支块组件,三组导向支座部件,一个中心齿轮支架组件与三路齿轮传动组件,三组活塞与内侧三组油缸的供油组件,履带,主轴与内制动组件,外制动与外套杯以及外支撑组件,外侧制动的供油组件,液压马达。本发明通过以液压马达为驱动力、液压操控与机构组合的方式实现了轮履互换,在道路上行驶时可以控制成轮子,非道路上行驶时可以控制成履带,以此能够提高轻型军车的通过性能。
Description
技术领域
本发明专利涉及机构学与汽车技术领域,具体是一种液压驱动与操控式轮履转换装置。
背景技术
战争阶段的军用车辆时常要穿越荒地、沙漠、河岸、沟渠等没有道路的地带。在道路上行驶时追求的是速度要快,轮子是最佳的选择,在荒地、沙漠、河岸、沟渠等没有道路的地带上行驶时追求的是能够通过,履带是最佳的选择。因此,将轮子与履带功能集于一体,道路上通过控制液压阀切换成轮子驱动,非道路上通过控制液压阀切换成履带驱动,车辆的通过性能就能大大提高。
发明内容
为了克服车轮难以在松软湿滑的地面与沟渠上行驶,以及履带在道路上行驶速度相对较慢的双重问题,本发明提供一种液压驱动与操控式轮履转换装置。
本发明只关注轮履转换中的机构与结构,液压系统的组成与操控方式,不涉及液压马达前端的液压系统与司机的具体操控问题,不涉及车体平稳控制的具体问题,这两个问题属于液压系统的设计与轮子高低自动控制的问题。
本发明通过如下技术方案实现的:一种液压驱动与操控式轮履转换装置,
包括六角支架组件,六角支架组件上开有轴心孔,六角支架组件周面上开有三个均布的径向孔;
所述六角支架组件轴心孔中安装有中心齿轮支架组件,中心齿轮支架组件轴心转动安装有主轴组件;
所述六角支架组件径向孔外端滑动安装有导向支座部件;六角支架组件径向孔中还安装有齿轮传动组件,齿轮传动组件一端铰接在导向支座部件内端,齿轮传动组件另一端铰接在中心齿轮支架组件上;
所述导向支座部件外端转动安装有对称的前顶点支撑轴、后顶点支撑轴,前顶点支撑轴、后顶点支撑轴分别与齿轮传动组件、主轴组件通过齿轮传动;
所述前顶点支撑轴、后顶点支撑轴上分别铰接有边圈组件;所述六角支架组件周面上均布有三个支块组件,所述边圈组件中部铰接有支杆组件,支杆组件与对应的支块组件铰接;
所述前顶点支撑轴、后顶点支撑轴上安装有带轮,边圈组件上安装有导轮;所述带轮、导轮外安装有履带;
所述六角支架组件外侧面与主轴组件外端之间安装有内制动盘组件;
六角支架组件上安装有用于推动中心齿轮支架组件绕主轴组件转动的活塞组件;
所述主轴组件上安装有外制动盘组件。
其进一步是:所述活塞组件共有三个,三个活塞组件绕主轴组件均布;
所述六角支架组件包括六角支架,六角支架轴心孔中内侧安装有支架内侧铜套,主轴组件中的主轴穿过支架内侧铜套;所述支架内侧铜套外周面通过内外各一个内侧铜套外径密封圈与六角支架组件轴心孔密封,支架内侧铜套内周面通过内外各一个内侧铜套内径密封圈与主轴密封;
所述主轴、支架内侧铜套、六角支架组件上开有用于向活塞组件供油的油道。
所述六角支架组件包括六角支架;
所述内制动盘组件包括安装在六角支架轴心孔中外侧的外侧中心套筒,主轴穿过外侧中心套筒,主轴外端还安装有主轴外端盖、油腔左盘;主轴外端盖、外侧中心套筒通过连接螺钉与六角支架固连;
所述外侧中心套筒通过套筒外径密封圈与六角支架密封,外侧中心套筒通过套筒外端密封圈与主轴外端盖密封,外侧中心套筒通过套筒中径密封圈与油腔左盘的外径密封,外侧中心套筒通过套筒内径密封圈与内套轴瓦的外径密封;
所述内套轴瓦与外侧中心套筒之间为过盈配合,内套轴瓦与主轴之间为间隙配合,内套轴瓦通过轴瓦内径密封圈与主轴密封;
所述油腔左盘与外侧中心套筒和主轴之间为间隙配合,油腔左盘通过油腔左密封圈与主轴密封;
外摩擦片组安装在外侧中心套筒的内花键上,内摩擦片组安装在主轴外端的外花键上;在所述外侧中心套筒内壁安装有用于分离外摩擦片组、内摩擦片组的分离杆弹簧;
主轴外轴承支撑在主轴的外端,主轴外轴承与主轴为过盈配合,主轴外轴承与主轴外端盖为小间隙配合;
所述主轴上开有用于向内制动盘组件供油的油道。
所述主轴组件中的主轴的内端安装有外套杯组件;
所述外套杯组件包括套装在主轴上的外套杯;
外套杯内轴承与外套杯左端的孔为小间隙配合,所述外套杯内轴承通过外套杯内挡圈轴向定位;外套杯内轴承与主轴为小过盈配合;
外套杯外轴承与外套杯右端的孔为小间隙配合,所述外套杯外轴承通过外套杯外挡圈轴向定位;外套杯外轴承与主轴为小过盈配合,外套杯外轴承通过主轴内挡圈轴向定位;
所述外套杯内套装有套杯内套筒,套杯内套筒轴向定位外套杯内轴承与外套杯外轴承的外圈;
所述套杯内套筒内套装有油腔外套筒,油腔外套筒与主轴为小间隙配合;所述油腔外套筒通过外套筒中密封圈、外套筒左密封圈和外套筒右密封圈与主轴密封;所述外套杯内轴承与外套筒左密封圈之间设有外套筒左侧套环;所述外套杯外轴承与外套筒右密封圈之间设有外套杯外侧套筒。
液压马达通过液压马达花键轴与主轴右端的内花键连接;所述液压马达通过四根马达连接螺栓与外套杯固连。
所述外制动盘组件位于六角支架组件和外套杯组件之间;
外制动盘组件包括外制动盘,外制动盘通过制动连接键与主轴固连;外制动盘外连接有盘式制动器;
所述外制动盘与六角支架组件中六角支架之间设有主轴内套;所述主轴内套与主轴为间隙配合,主轴内套通过推力钢球组与外制动盘组成高副,主轴内套与外制动盘之间通过轴向密封圈密封;
所述外制动盘与外套杯之间通过外套杯左密封圈密封;外制动盘与外套杯内轴承之间设有外套杯内侧套筒。
还包括外支撑组件;
所述外支撑组件包括悬架顶框架,悬架顶框架通过一组悬架连接螺栓与车辆底盘连接;悬架内支板、悬架外支板、悬架前支板、悬架后支板相互焊接并焊接在悬架顶框架的下方;悬架内支座通过两根悬架内弹性圆柱销与悬架内支板连接,悬架外支座通过两根悬架外弹性圆柱销与悬架外支板连接;
所述悬架内支座与外套杯左端为小过盈配合,悬架内支座通过一组悬架内螺钉与外套杯固定;
外制动支撑件和所述悬架外支座均与外套杯右端为小过盈配合,外制动支撑件、悬架外支座、外套杯之间通过一组悬架外连接螺栓与悬架外连接螺母固定;
所述悬架内支座、外制动支撑件通过外制动连接螺栓和外制动连接螺母与所述盘式制动器固连。
所述外套杯组件上连接有内侧三组油缸供油组件和外侧制动供油组件;所述主轴开有用于向活塞组件供油的油道,以及向内制动盘组件供油的油道;所述三组油缸供油组件与向活塞组件供油的油道连通,外侧制动供油组件与向内制动盘组件供油的油道连通。
所述内侧三组油缸供油组件包括内侧供油接头,内侧供油接头穿过插在外套杯、套杯内套筒与油腔外套筒的孔中,内侧供油接头的内端通过内侧供油接头密封圈与油腔外套筒密封;内侧供油接头压板将内侧供油接头压紧在外套杯上,所述内侧供油接头压板通过内侧供油压板螺钉固定在外套杯上。
所述外侧制动供油组件包括外侧供油接头,外侧供油接头插在外套杯、套杯内套筒与油腔外套筒的孔中,外侧供油接头内端通过外侧供油接头密封圈与油腔外套筒密封;外侧供油接头压板将外侧供油接头压紧在外套杯上,所述外侧供油接头压板通过外侧供油压板螺钉固定在外套杯上。
本发明的有益效果是:通过以液压马达为驱动力、液压操控与机构组合的方式实现了轮履互换,在道路上行驶时可以控制成轮子,非道路上行驶时可以控制成履带,以此能够提高轻型军车的通过性能。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明进一步说明
图1是等边三角形与等边六角形几何互换的计算图;
图2是曲边等边六边形组成近似轮子支撑结构的机构简图;
图3是曲边等边六边形组成的曲边等边三边形履带结构的机构简图;
图4是第一边圈组件与第一支杆组件,第二边圈组件与第二支杆组件上相关点的坐标变换机构简图;
图5是第三边圈组件与第三支杆组件,第四边圈组件与第四支杆组件上相关点的坐标变换机构简图;
图6是第五边圈组件与第五支杆组件,第六边圈组件与第六支杆组件上相关点的坐标变换机构简图;
图7是曲边等边六边形组成近似轮子结构的机构简图;
图8是曲边等边六边形组成的近似等边三角形履带结构的机构简图;
图9是曲边圆与曲边三边形互换的支撑结构的机构简图;
图10是履带驱动时支杆组件与六角支架的结构简图;
图11是从履带驱动到轮子驱动时支杆组件与六角支架的结构简图;
图12是轮子驱动时六角支架内部传动机构的轴向机构简图;
图13是履带驱动时六角支架内部传动机构的轴向机构简图;
图14是履带驱动时六组边圈位置的轴向机构简图;
图15是履带驱动时近似等边三角形导轮组支撑结构的机构简图;
图16是轮子驱动时履带的轴向结构状态机构简图;
图17是履带的横截面结构图;
图18是履带的周向展开轴向结构图;
图19是履带的周向展开径向视图;
图20是第一导向支架与第一后顶点传动组件的主视图;
图21是第一导向支架与第一前顶点传动组件的主视图;
图22是第一顶点支座组件的主视图;
图23是第一顶点支座组件的左视图;
图24是第一顶点支座组件的剖视图;
图25是第一顶点支座组件的右视图;
图26是第一顶点中长套筒的主视图;
图27是第一顶点中长套筒的左视图;
图28是第一传动组件的轴向机构简图;
图29是轮子结构时三组传动组件部分结构与主轴的轴向视图;
图30是中心支架组件与主轴以及第一传动部分结构的径向视图;
图31是中心支架组件与主轴以及第一活塞组件和第二活塞组件展开的径向视图;
图32是第六边圈组件的轴向视图;
图33是图32中第六边圈上第一导轮轴系的A-A截面图;
图34是图32中第六边圈上第二导轮轴系的B-B截面图;
图35是图32中第六边圈上第三导轮轴系的C-C截面图;
图36是图32中第六边圈上第四导轮轴系的D-D截面图;
图37是轮子状态时第五支杆与第六支杆组件的轴向视图;
图38是轮子结构时第四边圈中外支梁最大受力的多边形图;
图39是轮子结构时第三导向支座上最大受力的多边形图;
图40是履带状态时第五支杆与第六支杆组件的轴向视图;
图41是履带结构转变为轮子结构时第四边圈中外支梁的受力极大多边形图;
图42是履带结构转变为轮子结构时第三导向支座上的受力极大多边形图;
图43是六角支架的短边对地时履带状态下第四支杆与第五支杆组件的轴向视图;
图44是履带结构转变为轮子结构时第五边圈中外支梁的受力极小多边形图;
图45是图37中第六支杆组件的A向剖视图;
图46是中心支架组件与主轴以及第一活塞组件和第二活塞组件展开的主视图;
图47是六角支架的轴向视图;
图48是图47中六角支架组件的A向组件图;
图49是图47中六角支架的A向视图;
图50是六角支架与第三支块的主视图;
图51是六角支架展开的剖视图;
图52是第三支块的主视图;
图53是第三支块的左视图;
图54是六角支架上三组油缸与供油油路的轴向视图;
图55是轮子结构时中心支架组件与传动齿轮部分结构的左视图;
图56是轮子结构时三组活塞组件的轴向机构简图;
图57是履带结构时三组活塞组件的轴向机构简图;
图58是外套杯组件与悬架组件的主视图;
图59是外套杯组件与主轴组件的俯视图;
图60是液压马达驱动主轴与外套杯组件的主视图。
图中,1第一边圈组件;2第二边圈组件;3第三边圈组件;4第四边圈组件;5第五边圈组件;6第六边圈组件;7第一支杆组件;8第二支杆组件;9第三支杆组件;10第四支杆组件;11第五支杆组件;12第六支杆组件;13六角支架组件;14第一导向支座部件;15第一支块组件;16第二导向支座部件;17第二齿轮传动组件;18第二活塞组件;19第二支块组件;20中心齿轮支架组件;21第三活塞组件;22第三导向支座部件;23第三齿轮传动组件;24第一活塞组件;25第三支块组件;26第一齿轮传动组件;27履带;28第一前顶点导向传动组件;29主轴组件;30外制动盘组件;31悬架组件;32内侧三组油缸供油组件;33外侧制动供油组件;34外套杯组件;35外制动支撑件;36悬架连接螺栓;37马达连接螺栓;38盘式制动器;39液压马达;39-1液压马达花键轴;
1-1第一边圈外支梁;1-2第一边圈第一外轴承;1-3第一边圈外第一挡圈;1-4第一边圈第一内轴承;1-5第一边圈内第一挡圈;1-6第一边圈内支梁;
2-1第二边圈外支梁;2-2第二边圈第一外轴承;2-3第二边圈外第一挡圈;2-4第二边圈第一内轴承;2-5第二边圈内第一挡圈;2-6第二边圈内支梁;
3-1第三边圈外支梁;3-6第三边圈内支梁;4-1第四边圈外支梁;4-6第四边圈内支梁;5-1第五边圈外支梁;5-6第五边圈内支梁;
6-1第六边圈外支梁;6-2第六边圈第一外轴承;6-3第六边圈外第一挡圈;6-4第六边圈第一内轴承;6-5第六边圈内第一挡圈;6-6第六边圈内支梁;6-7第六边圈第二支梁;6-8第六边圈第二外挡圈;6-9第六边圈第二外轴承;6-10第六边圈第二外导轮;6-11第六边圈第二中导轮;6-12第六边圈第二内导轮;6-13第六边圈第二内轴承;6-14第六边圈第二内挡圈;6-15第六边圈第三支梁;6-16第六边圈第三外挡圈;6-17第六边圈第三外轴承;6-18第六边圈第三外导轮;6-19第六边圈第三中导轮;6-20第六边圈第三内导轮;6-21第六边圈第三内轴承;6-22第六边圈第三内挡圈;6-23第六边圈内外横梁;6-24第六边圈第四支梁;6-25第六边圈第四外挡圈;6-26第六边圈第四外轴承;6-27第六边圈第四外导轮;6-28第六边圈第四中导轮;6-29第六边圈第四内导轮;6-30第六边圈第四内轴承;6-31第六边圈第四内挡圈;6-32第六边圈第五支梁;6-33第六边圈第五外挡圈;6-34第六边圈第五外轴承;6-35第六边圈第五外导轮;6-36第六边圈第五中导轮;6-37第六边圈第五内导轮;6-38第六边圈第五内轴承;6-39第六边圈第五内挡圈;
9-1第三外支杆;9-2第三内支杆;10-1第四外支杆;10-2第四内支杆;
11-1第五外支杆;11-2第五内支杆;11-3第五内支轴;11-4第五内销轴;
12-1第六外支杆;12-2第六内支杆;12-3第六内支轴;12-4第六内销轴;
13-1六角支架;13-2支架内侧铜套;13-3内侧铜套外径密封圈;13-4内侧铜套内径密封圈;13-5支架第一短边上的堵头;13-6支架第一长边上的堵头;13-7支架第二长边上的堵头;13-8支架第二短边上的堵头;13-9支架第三短边上的堵头;13-10支架第三长边上的堵头;
14-1第一后顶点支撑轴;14-2第一后顶点外侧导向轮;14-3第一后顶点外侧铜套;14-4第一后顶点外带轮;14-5第一后顶点外隔离套;14-6第一后顶点外键;14-7第一后顶点外端盖;14-8第一后顶点外端盖内径密封圈;14-9第一后顶点外端盖外径密封圈;14-10第一后顶点外挡圈;14-11第一后顶点外侧轴承;14-12第一顶点支座组件;14-13第一后顶点内侧轴承;14-14第一后顶点内挡圈;14-15第一后顶点内端盖;14-16第一后顶点内端盖内径密封圈;14-17第一后顶点内端盖外径密封圈;14-18第一后顶点内带轮;14-19第一后顶点内隔离套;14-20第一后顶点内键;14-21第一后顶点内侧导向轮;14-22第一后顶点内侧铜套;
14-121第一顶点外后套筒;14-122第一顶点长套筒;14-123第一顶点内后套筒;14-124第一顶点销轴;14-125第一顶点密封圈;14-126第一顶点内支板;14-127第一顶点前支板;14-128第一顶点外支板;14-129第一顶点后支板;14-1210第一顶点外前套筒;14-1211第一顶点内前套筒;
16-2第二后顶点外侧导向轮;16-4第二后顶点外带轮;16-18第二后顶点内带轮;16-21第二后顶点内侧导向轮;
17-1第二传动第一支撑轴;17-2第二传动第一滚针轴承;17-3第二传动第一隔离套;17-4第二传动第一销轴;17-5第二传动第一齿轮;17-6第二传动第二齿轮;17-7第二传动内侧板;17-8第二传动外侧板;17-9第二传动第二支撑轴;17-10第二传动第二滚针轴承;17-11第二传动第二隔离套;17-12第二传动第二销轴;17-13第二传动第三齿轮;17-14第二传动第三支撑轴;17-15第二传动第三滚针轴承;17-16第二传动第三隔离套;17-17第二传动第三销轴;17-18第二传动第四齿轮;17-19第二传动第四支撑轴;17-20第二传动第四滚针轴承;17-21第二传动第四隔离套;17-22第二传动第四销轴;17-23第二传动第五齿轮;17-24第二传动第五支撑轴;17-25第二传动第五滚针轴承;17-26第二传动第五隔离套;17-27第二传动第五销轴;17-28第二传动第六齿轮;17-29第二传动第六支撑轴;17-30第二传动第六滚针轴承;17-31第二传动第六隔离套;17-32第二传动第六销轴;
18-1第二堵头;18-2第二堵头密封圈;18-3第二挡圈;18-4第二活塞杆;18-5第二活塞密封圈;
20-1中心外支架;20-2中心内支架;20-3支架第一销轴;20-4支架第一定位销;20-5支架第二销轴;20-6支架第二定位销;20-7支架第三销轴;20-8支架第三定位销;20-9中心支架内套筒;20-10中心支架外套筒;
21-1第三堵头;21-2第三堵头密封圈;21-3第三挡圈;21-4第三活塞杆;21-5第三活塞密封圈;
23-1第三传动第一支撑轴;23-2第三传动第一滚针轴承;23-3第三传动第一隔离套;23-4第三传动第一销轴;23-5第三传动第一齿轮;23-6第三传动第二齿轮;23-7第三传动内侧板;23-8第三传动外侧板;23-9第三传动第二支撑轴;23-10第三传动第二滚针轴承;23-11第三传动第二隔离套;23-12第三传动第二销轴;23-13第三传动第三齿轮;23-14第三传动第三支撑轴;23-15第三传动第三滚针轴承;23-16第三传动第三隔离套;23-17第三传动第三销轴;23-18第三传动第四齿轮;23-19第三传动第四支撑轴;23-20第三传动第四滚针轴承;23-21第三传动第四隔离套;23-22第三传动第四销轴;23-23第三传动第五齿轮;23-24第三传动第五支撑轴;23-25第三传动第五滚针轴承;23-26第三传动第五隔离套;23-27第三传动第五销轴;23-28第三传动第六齿轮;23-29第三传动第六支撑轴;23-30第三传动第六滚针轴承;23-31第三传动第六隔离套;23-32第三传动第六销轴;
24-1第一堵头;24-2第一堵头密封圈;24-3第一挡圈;24-4第一活塞杆;24-5第一活塞密封圈;25-1第三支块;25-2第三支块螺钉;
26-1第一支撑轴;26-2第一滚针轴承;26-3第一隔离套;26-4第一销轴;26-5第一传动齿轮;26-6第二传动齿轮;26-7第一传动内侧板;26-8第一传动外侧板;26-9第二支撑轴;26-10第二滚针轴承;26-11第二隔离套;26-12第二销轴;26-13第三传动齿轮;26-14第三支撑轴;26-15第三滚针轴承;26-16第三隔离套;26-17第三销轴;26-18第四传动齿轮;26-19第四支撑轴;26-20第四滚针轴承;26-21第四隔离套;26-22第四销轴;26-23第五传动齿轮;26-24第五支撑轴;26-25第五滚针轴承;26-26第五隔离套;26-27第五销轴;26-28第六传动齿轮;26-29第六支撑轴;26-30第六滚针轴承;26-31第六隔离套;26-32第六销轴;
28-1第一前顶点支撑轴;28-2第一前顶点外侧导向轮;28-3第一前顶点外侧铜套;28-4第一前顶点外带轮;28-5第一前顶点外隔离套;28-6第一前顶点外键;28-7第一前顶点外端盖;28-8第一前顶点外端盖内径密封圈;28-9第一前顶点外端盖外径密封圈;28-10第一前顶点外挡圈;28-11第一前顶点外侧轴承;28-12第一前顶点内侧轴承;28-13第一前顶点内挡圈;28-14第一前顶点内端盖;28-15第一前顶点内端盖内径密封圈;28-16第一前顶点内端盖外径密封圈;28-17第一前顶点内带轮;28-18第一前顶点内隔离套;28-19第一前顶点内键;28-20第一前顶点内侧导向轮;28-21第一前顶点内侧铜套;
29-1主轴;29-2外侧中心套筒;29-3套筒外径密封圈;29-4套筒外端密封圈;29-5套筒中径密封圈;29-6套筒内径密封圈;29-7连接螺钉;29-8外摩擦片组;29-9内摩擦片组;29-10油腔左盘;29-11油腔左密封圈;29-12主轴外堵销轴;29-13主轴外轴承;29-14内套轴瓦;29-15轴瓦内径密封圈;29-16主轴外端盖;29-17分离杆弹簧;29-18主轴内油管;29-19内油管内密封圈;29-20内油管外密封圈;29-21内油路堵头;29-22主轴内挡圈;
30-1外制动盘;30-2制动连接键;30-3主轴内套;30-4推力钢球组;30-5轴向密封圈;
31-1悬架顶框架;31-2悬架内支座;31-3悬架内支板;31-4悬架内弹性圆柱销;31-5悬架内螺钉;31-6悬架前支板;31-7悬架后支板;31-8悬架外支座;31-9悬架外支板;31-10悬架外弹性圆柱销;31-11悬架外连接螺栓;31-12悬架外连接螺母;31-13外制动连接螺栓;31-14外制动连接螺母;
32-1内侧供油接头;32-2内侧供油接头密封圈;32-3内侧供油接头压板;32-4内侧供油压板螺钉;33-1外侧供油接头;33-2外侧供油接头密封圈;33-3外侧供油接头压板;33-4外侧供油压板螺钉;
34-1外套杯;34-2外套杯左密封圈;34-3外套杯内轴承;34-4外套杯内挡圈;34-5外套杯内侧套筒;34-6油腔外套筒;34-7外套筒中密封圈;34-8外套筒左密封圈;34-9外套筒右密封圈;34-10外套筒左侧套环;34-11套杯内套筒;34-12外套杯外轴承;34-13外套杯外挡圈;34-14外套杯外侧套筒。
图中符号:A61正六边形第一顶点;A62正六边形第二顶点;A63正六边形第三顶点;A64正六边形第四顶点;A65正六边形第五顶点;A66正六边形第六顶点;O轮子中心;
B31正三边形第一顶点;B32正三边形第一垂足点;B33正三边形第二顶点;B34正三边形第二垂足点;B35正三边形第三顶点;B36正三边形第三垂足点;
C611第六边圈对应圆的第一支点;C681第六边圈对应圆的支杆支点;C612第六边圈对应三边形的第二支点;C682第六边圈对应三边形的支杆支点;L1六角支架的短边对地时履带结构向轮子结构转变的力臂;
C621第一边圈对应圆的第一支点;C631第一边圈对应圆的支杆支点;C622第一边圈对应三边形的第二支点;C632第一边圈对应三边形的支杆支点;
D1第一支杆的内轴心;D2第二支杆的内轴心;D3第三支杆的内轴心;D4第四支杆的内轴心;D5第五支杆的内轴心;D6第六支杆的内轴心;
E631第二边圈对应圆的第一支点;C641第二边圈对应圆的支杆支点;E632第二边圈对应三边形的第二支点;C642第二边圈对应三边形的支杆支点;
E641第三边圈对应圆的第一支点;C651第三边圈对应圆的支杆支点;E642第三边圈对应三边形的第二支点;C652第三边圈对应三边形的支杆支点;
E651第四边圈对应圆的第一支点;C661第四边圈对应圆的支杆支点;E652第四边圈对应三边形的第二支点;C662第四边圈对应三边形的支杆支点;
E661第五边圈对应圆的第一支点;C671第五边圈对应圆的支杆支点;E662第五边圈对应三边形的第二支点;C672第五边圈对应三边形的支杆支点;
Rn对应轮子结构时第一支撑轴的轴心到x轴的距离;Rw对应履带结构时第一支撑轴的轴心到x轴的距离;G1对应轮子结构时第一支撑轴的轴心;G2对应履带结构时第一支撑轴的轴心;J1轮子结构时第六支撑轴的轴心;J2履带结构时第六支撑轴的轴心;J3、J1点与J2点连线的中点;O1轮子结构时第四边圈受力的汇交点;O2履带结构时第四边圈受力的汇交点;O31履带模式时P13到P14圆弧对应的圆心;P11履带模式时曲边履带外层三分之一长度计算的起点;P11履带模式时曲边履带外层三分之一长度计算的第二点;P13履带模式时曲边履带外层三分之一长度计算的第三点;P14履带模式时曲边履带外层三分之一长度计算的第四点;P15履带模式时曲边履带外层三分之一长度计算的第五点;P16履带模式时曲边履带外层三分之一长度计算的第六点;P17履带模式时曲边履带外层三分之一长度计算的第七点;P18履带模式时曲边履带外层三分之一长度计算的终点;
b6正六边形的边长;a6正六边形的形心到顶点的高度;a3正三边形的形心到一个边的高度;a23末端传动齿轮的中心距;a23前端传动齿轮的中心距;a63正六边形与正三边形的形心高度差;c1支点C611和C621分别与y轴之间的距离;d6正六边形的外接圆的直径;d3正三边形的外接圆的直径;d63对应轮子结构时六根支杆外端轴心所在圆的直径,也是正六边形内接圆的直径;d61履带模式时支撑轮轴心所在圆的直径;d62六根支杆内部轴心所在圆的直径;d64轮子结构时履带外层所在圆的直径;
dzz传动齿轮支撑轴径;d11传动齿轮的分度圆直径;d21末端齿轮的分度圆直径;d1330个支撑轮的外径;R31履带模式时每一个曲边履带外层所在圆弧的半径;β31履带模式时每一个曲边履带外层所在圆弧的圆心角;d131三角支架右侧第一内孔直径;d132三角支架右侧第二内孔直径;d133三角支架右外侧内孔直径;d134三角支架左侧内孔直径;d135三角支架外端盖螺栓中心所在圆的直径;d136三角支架外凸端面的直径;d137油缸的直径;d138供油孔的直径;d291向三个油腔供油孔的外径;
G0四分之一的车辆重量;G01第四边圈中支梁上承载的车辆重量;G02第三边圈中支梁上承载的车辆重量;F1046a轮子结构时第四支杆上承受的压力;F2246a轮子结构时第三导向支座上平衡G01与F1046a的作用力;F4622a轮子结构时第四边圈对第三导向支座的作用力;F2322a轮子结构时第三活塞通过第三齿轮传动组件对第三导向支座的作用力;F1322a轮子结构时六角支架对第三导向支座的最大作用力;F1046b履带结构向轮子结构转变时第四支杆上承受的最大压力;F2246b履带结构向轮子结构转变时第三导向支座上平衡G01与F1046b的作用力;F4622b履带结构向轮子结构转变时第四边圈对第三导向支座的作用力;F2322b履带结构向轮子结构转变时第三活塞通过第三齿轮传动组件对第三导向支座的作用力;F1322b履带结构向轮子结构转变时六角支架对第三导向支座的作用力;F1322c六角支架的短边对地时履带结构向轮子结构转变开始六角支架对第三导向支座的作用力;F1156六角支架的短边对地时履带结构向轮子结构转变开始第五支杆上承受的最大压力;C1容纳第一传动齿轮的槽;Y1第一活塞的油腔;Y2第二活塞的油腔;Y3第三活塞的油腔;Y4外侧摩擦片的制动油腔;K0齿轮泵的进油孔;K1主轴的中心油孔;K2制动油腔得油的横向孔;K3向活塞油腔供油的孔;K4向第一油腔供油的孔;K5向第二油腔供油的孔;K6向第三油腔供油的孔;K7三个油腔供油的纵向孔;K8向三个油腔供油的横向孔;K9向制动油腔供油的孔;T1支架第一长边上的工艺孔;T2支架第二长边上的工艺孔;T3支架第三长边上的工艺孔;δ61、OC621与y轴之间的夹角6°;δ62、OE611与y轴之间的夹角54°;δ63、OE621与y轴之间的夹角66°;δ64、OE631与负y轴之间的夹角66°;δ65、OE641与负y轴之间的夹角54°;δ66、G1C621与y轴之间的夹角{arcsin[2c1/(d11+d21)]};θ1轮履转换时边圈的角位移;S0轮子结构时导向支座上第一支撑轴心到x轴的距离;S12轮履转换时导向支座的位移;S13轮履转换时轴心J1到J2的位移;S14轮履转换时活塞的位移;ψ12轮履转换时支杆的角位移;β0轮履转换时中心齿轮支架组件的初始角位移;β12轮履转换时中心齿轮支架组件的角位移;γ0、J1与J2的连线与x轴的夹角;φ0活塞油腔中心线与径向线之间的夹角;b13活塞油腔中心线与六角支架端面的交点到y轴的距离。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种液压驱动与操控式轮履转换装置,它包括一个中心的六角支架组件13,外围均匀布置的六组支撑机构与六组边圈组件,三组后顶点导向传动组件,三组前顶点导向传动组件,均匀布置的三组支块组件,三组导向支座部件,一个中心齿轮支架组件与三路齿轮传动组件,三组活塞与内侧三组油缸的供油组件,履带,主轴与内制动组件,外制动与外套杯以及外支撑组件,外侧制动的供油组件,液压马达组成。轮履转换支撑机构的独立设计参数边长d6,d61,d62与c1;六组边圈组件的结构完全相同,作为轮子状态时相位相差60°;六组支杆组件的结构完全相同;三组支块组件的结构完全相同,相位相差120°;三组前顶点导向传动组件的结构完全相同,相位相差120°;三组后顶点导向传动组件的结构完全相同,相位相差120°;三组导向支座部件的结构完全相同,相位相差120°;三路齿轮传动组件的结构完全相同,相位相差120°;三组活塞组件的结构完全相同,相位相差120°;
作为轮子驱动车辆时,六组边圈组件支撑履带形成轮子结构,六角支架组件与履带之间无相对运动,轮子里面外侧的摩擦片组处于制动状态,轮子内侧的制动器处于松开状态,主轴驱动六角支架组件并带动其他组件以轮子形态整体转动;
作为履带驱动车辆时,三组活塞组件动作,六组边圈从圆形结构改变为曲边三边形结构,轮子里面外侧的摩擦片组处于松开状态,六角支架组件被轮子内侧的制动器制动,主轴驱动三组传动组件中的六个带轮带动履带以履带形态运动。
详述如下:
轮履互换的六组支撑机构,在几何上特征点的关系如图1至图8所示,图1为基于一个边长为b6的等边六边形,外接圆的直径d6=2b6,形心高度a6=0.5b6+b6sin30°,内接圆的直径转换为一个等边三边形,边长b3=2b6,外接圆的直径形心高度a3=b6tan30°,两个形心的高度差a63=a6-a3,由于该高度差的存在以及车辆重力的作用,有从轮子结构转换为履带结构的内在动力,设车辆底盘以上的重力为G0,被四个轮子均担,G0a63/4即为轮子结构自动转变为履带结构的主动功,图2为六组边圈组件支撑导轮组以便形成轮子结构的相对位置,C611、C621、E611、E621、E631、E641、E651、E661、E671、E681分布在直径为d6的圆上,C631、C641、C651、C661、C671、C681分布在直径为d63的圆上,图3为六组边圈组件支撑导轮组以便形成履带结构的相对位置,C611外移S12到C612,以此类推其它点,C612、C622、E632、E642、E652、E662分布在直径为d61的圆上,d61的大小为
图4为第一边圈组件1与第一支杆组件7,第二边圈组件2与第二支杆组件8的轮履转换关系图,C621(xC621,yC621)点外移S12到达C622(xC622,yC622)点、C631(xC631,yC631)点移动到C632(xC632,yC632)点,第一边圈组件1转-θ1角,E631(xE631,yE631)点外移S12到达E632(xE632,yE632)点、C641(xC641,yC641)点移动到C642(xC642,yC642)点,第二边圈组件2转+θ1角,C632(xC632,yC632)与C631(xC631,yC631)点的坐标变换关系为
C642(xC642,yC642)与C641(xC641,yC641)点的坐标变换关系为
图5为第三边圈组件3与第三支杆组件9,第四边圈组件4与第四支杆组件10的轮履转换关系图,E641(xE641,yE641)点外移S12到达E642(xE642,yE642)点、第三边圈组件3转-θ1角,E651(xE651,yE651)点外移S12到达E652(xE652,yE652)点,第四边圈组件4转+θ1角,C652(xC652,yC652)与C651(xC651,yC651)点、C662(xC662,yC662)与C661(xC661,yC661)点的坐标变换关系分别为
图6为第五边圈组件5与第五支杆组件11,第六边圈组件6与第六支杆组件12的轮履转换关系图,E661(xE661,yE661)点外移S12到达E662(xE662,yE662)点、第五边圈组件5转-θ1角,C611(xC611,yC611)点外移S12到达C612(xC612,yC612)点,第六边圈组件5转+θ1角,C672(xC672,yC672)与C671(xC671,yC671)点、C682(xC682,yC682)与C681(xC681,yC681)点的坐标变换关系分别为
在图4中,取C632和C631点的中垂线与直径为d64的圆的交点D1为相对摆动中心,第一支杆组件7的杆长为L7,在xOy坐标系中,D1点的坐标为xD1,yD1,以O点为圆心、以0.5d64为半径的圆的方程为
过C631和C632点的直线斜率k1=(yC632-yC631)/(xC632-xC631),C631和C632点的中点C12坐标为xC12=(xC631+xC632)/2,yC12=(yC631+yC632)/2,C632和C631点的中垂线方程为
yC12-yD1=(xC12-xD1)(-1/k1)=-xC12/k1+xD1/k1 (9)
令k2=xC12/k1+yC12将yD1=-xD1/k1+xC12/k1+yC12=-xD1/k1+k2代入式(7)得
第一支杆组件7的杆长L7为
由于采用了对称的机构,第二支杆组件8的杆长L8,第三支杆组件9的杆长L9,第四支杆组件10的杆长L10,第五支杆组件11的杆长L11,第六支杆组件12的杆长L12都等于杆长L7。
六组支撑机构中的六组支杆组件的结构完全相同,这里只叙述第六支杆组件12的结构组成;第六支杆组件12用于引导第六边圈外支梁6-1与第六边圈内支梁6-6作为轮子结构与履带结构的变换;
第六支杆组件12;
如图10,图11,图32,图34,图37,图39,图45所示,第六外支杆12-1和第六内支杆12-2的外端通过第六边圈内外横梁6-23连接,第六外支杆12-1与第六边圈外支梁6-1组成转动副,第六内支杆12-2与第六边圈内支梁6-6组成转动副。第六外支杆12-1和第六内支杆12-2的内端通过第六内支轴12-3与第三支块25-1组成转动副,第六内销轴12-4将第六内支轴12-3定位在第三支块25-1上。
六组支撑机构中的三组支块组件的结构完全相同,这里只叙述第三支块组件25的结构组成;
第三支块组件25;
如图12至图14,图37,图40所示,第三支块25-1通过第三支块螺钉25-2连接在六角支架13-1上,通过第六内支轴12-3安装第六外支杆12-1与第六内支杆12-2,通过第五内支轴11-3安装第五外支杆11-1与第五内支杆11-2。
六角支架组件13;
如图9至图14,图16,图31,图37,图40,图43,图46,图47,图50至图51,图54至图57,图60所示,六角支架组件13用于解决六组支撑机构等零件的安装等问题;
支架内侧铜套13-2安装在六角支架13-1的d133的孔中,通过内外各一个内侧铜套外径密封圈13-3实现与六角支架13-1之间的密封,通过内外各一个内侧铜套内径密封圈13-4实现与主轴29-1之间的密封。支架第一短边上的堵头13-5安装在K4孔中并焊死,支架第二短边上的堵头13-8安装在K5孔中并焊死,支架第三短边上的堵头13-9安装在K6孔中并焊死,支架第一长边上的堵头13-6安装在T1孔中并焊死,支架第二长边上的堵头13-7安装在T2孔中并焊死,支架第三长边上的堵头13-10安装在T3孔中并焊死。
六组边圈组件的结构完全相同,这里只叙述第六边圈组件的结构组成;
第六边圈组件6;
如图7,图8,图20,图21,图32至图37,图40,图43,图45所示,第六边圈组件6用于解决支撑、驱动并轴向约束履带的问题;
主要结合图21所示,第六边圈外支梁6-1与第六边圈内支梁6-6作为两个支撑的支梁,第六边圈外支梁6-1通过第六边圈第一外轴承6-2安装在第一前顶点支撑轴28-1的外侧,通过第六边圈外第一挡圈6-3定位在第一前顶点支撑轴28-1上。第六边圈内支梁6-6通过第六边圈第一内轴承6-4安装在第一前顶点支撑轴28-1的内侧,通过第六边圈内第一挡圈6-5定位在第一前顶点支撑轴28-1上。
主要结合图33所示,第六边圈第二中导轮6-11过盈安装在第六边圈第二支轴6-7上,第六边圈第二外导轮6-10与第六边圈第二内导轮6-12过盈安装在第六边圈第二支轴6-7上。第六边圈外支梁6-1通过第六边圈第二外轴承6-9安装在第六边圈第二支轴6-7的外侧,通过第六边圈第二外挡圈6-8定位在第六边圈第二支轴6-7上。第六边圈内支梁6-6通过第六边圈第二内轴承6-13安装在第六边圈第二支轴6-7的内侧,通过第六边圈第二内挡圈6-14定位在第六边圈第二支轴6-7上。
主要结合图34所示,第六边圈第三中导轮6-19过盈安装在第六边圈第三支轴6-15上,第六边圈第三外导轮6-18与第六边圈第三内导轮6-20过盈安装在第六边圈第三支轴6-15上。第六边圈外支梁6-1通过第六边圈第三外轴承6-17安装在第六边圈第三支轴6-15的外侧,通过第六边圈第三外挡圈6-16定位在第六边圈第三支轴6-15上。第六边圈内支梁6-6通过第六边圈第三内轴承6-21安装在第六边圈第三支轴6-15的内侧,通过第六边圈第三内挡圈6-22定位在第六边圈第三支轴6-15上。
主要结合图35所示,第六边圈第四中导轮6-28过盈安装在第六边圈第四支轴6-24上,第六边圈第四外导轮6-27与第六边圈第四内导轮6-29过盈安装在第六边圈第四支轴6-24上。第六边圈外支梁6-1通过第六边圈第四外轴承6-26安装在第六边圈第四支轴6-24的外侧,通过第六边圈第四外挡圈6-25定位在第六边圈第四支轴6-24上。第六边圈内支梁6-6通过第六边圈第四内轴承6-30安装在第六边圈第四支轴6-24的内侧,通过第六边圈第四内挡圈6-31定位在第六边圈第四支轴6-24上。
主要结合图36所示,第六边圈第五中导轮6-36过盈安装在第六边圈第五支轴6-32上,第六边圈第五外导轮6-35与第六边圈第五内导轮6-37过盈安装在第六边圈第五支轴6-32上。第六边圈外支梁6-1通过第六边圈第五外轴承6-34安装在第六边圈第五支轴6-32的外侧,通过第六边圈第五外挡圈6-33定位在第六边圈第五支轴6-32上。第六边圈内支梁6-6通过第六边圈第五内轴承6-38安装在第六边圈第五支轴6-32的内侧,通过第六边圈第五内挡圈6-39定位在第六边圈第五支轴6-32上。第六边圈内外横梁6-23过盈安装在第六边圈外支梁6-1和第六边圈内支梁6-6的孔中。
导向支座部件上安装有后顶点导向传动组件和前顶点导向传动组件;三组后顶点导向传动组件的结构完全相同,这里只叙述第一后顶点导向传动组件;
第一后顶点导向传动组件;
如图12,图13,图17至图19,图20,图22至图27所示,第一后顶点导向传动组件用于履带的驱动与引导;
第一后顶点支撑轴14-1为齿轮轴,第一边圈外支梁1-1通过第一边圈第一外轴承1-2安装在第一后顶点支撑轴14-1的左端,第一边圈外第一挡圈1-3将第一边圈第一外轴承1-2定位在第一后顶点支撑轴14-1的左端。第一边圈内支梁1-6通过第一边圈第一内轴承1-4安装在第一后顶点支撑轴14-1的右端,第一边圈内第一挡圈1-5将第一边圈第一内轴承1-4定位在第一边圈外支梁1-1的右端。第一后顶点支撑轴14-1上从左到右依次还安装有:
第一后顶点外侧铜套14-3与第一后顶点支撑轴14-1为间隙配合,与第一后顶点外侧导向轮14-2为过盈配合。第一后顶点外隔离套14-5将第一后顶点外带轮14-4与第一后顶点外侧导向轮14-2隔开。第一后顶点外带轮14-4通过第一后顶点外键14-6过盈安装在第一后顶点支撑轴14-1上。第一后顶点外端盖14-7的内孔与第一后顶点支撑轴14-1之间安装第一后顶点外端盖内径密封圈14-8,外径与第一顶点支座组件14-12左端的孔之间安装第一后顶点外端盖外径密封圈14-9。两个第一后顶点外侧轴承14-11的内孔过盈安装在第一后顶点支撑轴14-1上,外径间隙安装在第一顶点支座组件14-12左后端的孔中,通过第一后顶点外挡圈14-10定位。两个第一后顶点内侧轴承14-13的内孔过盈安装第一后顶点支撑轴14-1上,外径间隙安装在第一顶点支座组件14-12右后端的孔中,通过第一后顶点内挡圈14-14定位。第一后顶点内端盖14-15的内孔与第一后顶点支撑轴14-1之间安装第一后顶点内端盖内径密封圈14-16,外径与第一顶点支座组件14-12右端的孔之间安装第一后顶点内端盖外径密封圈14-17。第一后顶点内带轮14-18通过第一后顶点内键14-20过盈安装在第一后顶点支撑轴14-1上。第一后顶点内侧铜套14-22与第一后顶点支撑轴14-1为间隙配合,与第一后顶点内侧导向轮14-21为过盈配合,第一后顶点内隔离套14-19将第一后顶点内带轮14-18与第一后顶点内侧导向轮14-21隔开。
第一后顶点支撑轴14-1的转动来自第一传动齿轮26-4的驱动,第一后顶点外侧导向轮14-2与第一后顶点内侧导向轮14-21引导履带27,第一后顶点外带轮14-4与第一后顶点内带轮14-18驱动履带27。
三组前顶点导向传动组件的结构完全相同,这里只叙述第一前顶点导向传动组件;
第一前顶点导向传动组件28;
如图12,图13,图21所示,第一前顶点导向传动组件用于履带的驱动与引导;
第一前顶点支撑轴28-1为齿轮轴,第六边圈外支梁6-1通过第六边圈第一外轴承6-2安装在第一前顶点支撑轴28-1的左端,第六边圈外第一挡圈6-3将第六边圈第一外轴承6-2定位在第一前顶点支撑轴28-1的左端。第六边圈内支梁6-6通过第六边圈第一内轴承6-4安装在第一前顶点支撑轴28-1的右端,第六边圈内第一挡圈6-5将第六边圈第一内轴承6-4定位在第一前顶点支撑轴28-1的右端。第一前顶点支撑轴28-1上从左到右依次还安装有:
第一前顶点外侧铜套28-3与第一前顶点支撑轴28-1为间隙配合,与第一前顶点外侧导向轮28-2为过盈配合,第一前顶点外隔离套28-5将第一前顶点外带轮28-4与第一前顶点外侧导向轮28-2隔开。第一前顶点外带轮28-4通过第一前顶点外键28-6过盈安装在第一前顶点支撑轴28-1上。第一前顶点外端盖28-7的内孔与第一前顶点支撑轴28-1之间安装第一前顶点外端盖内径密封圈28-8,外径与第一顶点支座组件14-12左端的孔之间安装第一前顶点外端盖外径密封圈28-9。两个第一前顶点外侧轴承28-11的内孔过盈安装在第一前顶点支撑轴28-1上,外径间隙安装在第一顶点支座组件14-12左前端的孔中,通过第一前顶点外挡圈28-10定位。两个第一前顶点内侧轴承28-12的内孔过盈安装在第一前顶点支撑轴28-1上,外径间隙安装在第一顶点支座组件14-12右前端的孔中,通过第一前顶点内挡圈28-13定位。第一前顶点内端盖28-14的内孔与第一前顶点支撑轴28-1之间安装第一前顶点内端盖内径密封圈28-15,外径与第一顶点支座组件14-12右端的孔之间安装第一前顶点内端盖外径密封圈28-16。第一前顶点内带轮28-17通过第一前顶点内键28-19过盈安装在第一前顶点支撑轴28-1上。第一前顶点内侧铜套28-21与第一前顶点支撑轴28-1为间隙配合,与第一前顶点内侧导向轮28-20为过盈配合,第一前顶点内隔离套28-18将第一前顶点内带轮28-17与第一前顶点内侧导向轮28-20隔开。
第一前顶点支撑轴28-1的转动来自第一传动齿轮26-4的驱动,第一前顶点外侧导向轮28-2与第一前顶点内侧导向轮28-20引导履带27,第一前顶点外带轮28-4与第一前顶点内带轮28-17驱动履带27。
第一导向支座部件14中的第一顶点支座组件14-12与第二导向支座部件16中的第二顶点支座组件和第三导向支座部件22中的第三顶点支座组件的结构与尺寸相同,这里只叙述第一顶点支座组件14-12的结构组成;
第一顶点支座组件14-12;
如图22至图27所示,第一顶点外支板14-128安装在第一顶点外后套筒14-121与第一顶点外前套筒14-1210的外侧并焊接起来。第一顶点外后套筒14-121与第一顶点外前套筒14-1210安装在第一顶点长套筒14-122外侧的孔中并焊接起来。第一顶点内支板14-126安装在第一顶点内后套筒14-123与第一顶点内前套筒14-1211的内侧并通过第一顶点密封圈14-125密封。第一顶点内后套筒14-123与第一顶点内前套筒14-1212安装在第一顶点长套筒14-122的内侧并通过第一顶点销轴14-124定位。第一顶点前支板14-127与第一顶点后支板14-129焊接在第一顶点长套筒14-122的前后下方。C1为容纳第一传动齿轮26-4的槽。
三路齿轮传动组件的结构完全相同,这里只叙述第一路传动齿轮组件的结构组成;
第一齿轮传动组件26;
如图12,图13,图20,图21,图28至图31,图46,图60所示,以第一支撑轴26-1为例;
第一支撑轴26-1的左侧安装在第一顶点外支板14-128与第一传动外侧板26-8的孔中,第一支撑轴26-1的右侧安装在第一顶点内支板14-126与第一传动内侧板26-7的孔中,通过第一销轴26-4与第一传动外侧板26-8定位。第一滚针轴承26-2安装在第一支撑轴26-1的中间,第一传动齿轮26-5安装在第一滚针轴承26-2的外径上,左右各一个第一隔离套26-3将第一滚针轴承26-2和第一传动齿轮26-5与第一传动内侧板26-7和第一传动外侧板26-8隔开。
第六支撑轴26-29的左侧安装在中心外支架20-1与第一传动外侧板26-8的孔中,第六支撑轴26-29的右侧安装在中心内支架20-2与第一传动内侧板26-7的孔中,通过第六销轴26-32与中心外支架20-1定位。第六滚针轴承26-30安装第六支撑轴26-29的中间,第六传动齿轮26-28安装在第六滚针轴承26-30的外径上,左右各一个第六隔离套26-31将第六滚针轴承26-30和第六传动齿轮26-28与第一传动内侧板26-7和第一传动外侧板26-8隔开。第六隔离套26-31的材料为聚四氟乙烯板材。
中心齿轮支架组件20;
如图29至图31所示,中心外支架20-1与中心内支架20-2通过支架第一销轴20-3、支架第二销轴20-5、支架第三销轴20-7装配成一个整体,再通过支架第一定位销20-4、支架第二定位销20-6与支架第三定位销20-8定位。中心支架外套筒20-10与中心外支架20-1为过盈配合、与主轴29-1为间隙配合,所述的中心支架内套筒20-9与中心内支架20-2为过盈配合、与主轴29-1为间隙配合。主轴29-1上的齿轮与第六传动齿轮26-28、第二传动第六齿轮17-28和第三传动第六齿轮23-28相啮合。
三组活塞组件的结构完全相同,这里只叙述第一组活塞组件24的组成;
第一组活塞组件24;
如图46,图56,图57,图60所示,第一堵头24-1用于封堵油腔Y1的外孔,通过第一堵头密封圈24-2实现密封,通过第一挡圈24-3挡住外移。第一活塞杆24-4在油腔Y1的孔中,通过第一活塞密封圈24-5实现密封。
作为如图56所示的轮子结构时,第一活塞杆24-4位于靠近轴心O的位置,第一活塞杆24-4的内端与第三传动第六支撑轴23-29接触,第一活塞杆24-4的外端Y1油腔通压力油,压力油的末端路径为当K7→K3→K4→Y1,
作为如图57所示的履带结构时,油腔Y1中的油压下降,在车辆重力的作用下,推动中心齿轮支架组件20摆动β12角,轴心J1到J2的位移为S13,如图28所示,G1J1=5a23,OJ1=a23,S12与S0为已知的设计初值,β0为G1J1与OJ1和S0的函数,对ΔJ1OG1应用余弦定理
当G1向外位移S12到达G2时,J1关于O点摆动β12到达J2点,G2J2=5a23,OJ2=a23,对ΔJ2OG2应用余弦定理
(G2J2)2=(S0+S12)2+(OJ2)2-2(S0+S12)×OJ2cos(π/2-β0-β12)得β12为
β12=arcsin{[(S0+S12)2+(OJ2)2-(G2J2)2]/[2(S0+S12)×OJ2]}-β0 (14)
于是S13=J1J2的大小为S13=2×OJ1 sin(β12/2)=2×a23 sin(β12/2);xJ1=a23cosβ0,yJ1=a23sinβ0,xJ2=a23cos(β0+β12),yJ2=a23sin(β0+β12),xJ3=(xJ1+xJ2)/2,yJ3=(yJ1+yJ2)/2,活塞油腔的中心线与径向线之间的夹角φ0为
J1、J2点的连线与x轴的夹角γ0=β0+[π-(π-β12)/2]=β0+π/2+β12/2,第一活塞杆(24-4)向内的位移S14为
主轴与内制动盘组件;
如图29至图31,图46,图58至图60所示,主轴与内制动盘组件用于解决动力传递、轮子驱动与履带驱动的转换、履带或轮子的支撑问题;
主轴29-1为齿轮轴,外侧中心套筒29-2安装在六角支架13-1外侧的孔中。外侧中心套筒29-2通过套筒外径密封圈29-3和套筒外端密封圈29-4与六角支架13-1和主轴外端盖29-16实现密封。外侧中心套筒29-2通过套筒中径密封圈29-5与油腔左盘29-10的外径实现密封,通过套筒内径密封圈29-6与内套轴瓦29-14的外径实现密封。通过6根连接螺钉29-7将主轴外端盖29-16和外侧中心套筒29-2与六角支架13-1固连。油腔左盘29-10与外侧中心套筒29-2和主轴29-1之间为间隙配合,油腔左密封圈29-11实现油腔左盘29-10与主轴29-1之间的密封。内套轴瓦29-14与外侧中心套筒29-2之间为过盈配合,与主轴29-1之间为间隙配合,通过轴瓦内径密封圈29-15与主轴29-1实现密封。
四根分离杆弹簧29-17插在外侧中心套筒29-2上的孔中,用于分离摩擦组片;外摩擦片组29-8安装在外侧中心套筒29-2的内花键上,内摩擦片组29-9安装在主轴29-1左端的外花键上。主轴外堵销轴29-12将主轴29-1的油孔K1左端堵死。主轴外轴承29-13支撑在主轴29-1的左端,与主轴29-1为过盈配合,与主轴外端盖29-16的内部中心孔为小间隙配合。
当主轴29-1中的油孔K1通过油孔K2向油腔Y4通入高压油时,油腔左盘29-10左移2mm,外摩擦片组29-8与内摩擦片组29-9被压紧,主轴29-1与外侧中心套筒29-2以及六角支架13-1成为一体,此时对应轮子结构与轮子转动。当油腔Y4卸压时,两根分离杆弹簧29-17将油腔左盘29-10右移2mm,外摩擦片组29-8与内摩擦片组29-9分开,此时对应履带结构与履带相对于六角支架13-1转动,实现了履带驱动与轮子驱动的转换。
主轴内油管29-18插在油孔K1中,通过内油管内密封圈29-19与三个油腔供油的纵向孔K7右端面实现密封,主轴内油管29-18的外壁与主轴右段直径为d291的油孔之间的腔体为向三个油腔供油的纵向孔K7,压力油来自向三个油腔供油的横向孔K8,内油路堵头29-21安装在孔K7的右端,通过三个内油管外密封圈29-20实现密封,通过液压马达花键轴39-1实现定位。
外制动盘组件30;
如图59与图60所示,外制动盘组件30用于解决履带驱动时六角支架的制动问题;
外制动盘30-1通过制动连接键30-2与主轴29-1固连,主轴内套30-3与主轴29-1为间隙配合。主轴内套30-3通过推力钢球组30-4与外制动盘30-1组成高副,轴向密封圈30-5在主轴内套30-3与外制动盘30-1之间实现密封。盘式制动器38为轿车上通用的制动器,通过供油与断油实现对外制动盘30-1的制动与解除制动。
外套杯组件34;
如图58至图60所示,外套杯组件用于解决主轴与汽车底盘连接以及向Y1~Y4油腔供油的问题;
外套杯左密封圈34-2在外套杯34-1与外制动盘30-1之间实现密封。外套杯内轴承34-3与外套杯34-1左端的孔为小间隙配合,通过外套杯内挡圈34-4轴向定位,与主轴29-1为小过盈配合,通过外套杯内侧套筒34-5实现轴承内圈与外制动盘30-1之间的轴向定位。外套杯外轴承34-12与外套杯34-1右端的孔为小间隙配合,通过外套杯外挡圈34-13轴向定位右端,与主轴29-1为小过盈配合,通过主轴内挡圈29-22轴向定位右端。套杯内套筒34-11用于轴向定位外套杯内轴承34-3与外套杯外轴承34-12的外圈。油腔外套筒34-6与主轴29-1为小间隙配合,通过外套筒中密封圈34-7和外套筒左密封圈34-8以及外套筒右密封圈34-9实现与主轴29-1的密封。外套筒左侧套环34-10用于挡住外套筒左密封圈34-8,外套杯外侧套筒34-14用于挡住外套筒右密封圈34-9。
悬架组件31;
如图59至图60所示,悬架组件用于解决外套杯组件和盘式制动器与车辆底盘连接的问题;
悬架顶框架31-1通过一组悬架连接螺栓36与车辆底盘连接。悬架内支板31-3,悬架外支板31-9,悬架前支板31-6,悬架后支板31-7相互焊接并焊接在悬架顶框架31-1的下方。悬架内支座31-2通过两根悬架内弹性圆柱销31-4与悬架内支板31-3连接,悬架外支座31-8通过两根悬架外弹性圆柱销31-10与悬架外支板31-9连接。悬架内支座31-2与外套杯34-1左端为小过盈配合,通过一组悬架内螺钉31-5固定。悬架外支座31-8和外制动支撑件35与外套杯34-1右端为小过盈配合,通过一组悬架外连接螺栓31-11与悬架外连接螺母31-12固定。悬架内支座31-2和外制动支撑件35通过四根外制动连接螺栓31-13和四个外制动连接螺母31-14与盘式制动器38固连。
内侧三组油缸供油组件32;
如图46,图54至图60所示,内侧三组油缸供油组件用于解决轮履转换时三组油缸的供油与断油问题;
内侧供油接头32-1插在外套杯34-1、套杯内套筒34-11与油腔外套筒34-6的孔中,通过内侧供油接头密封圈32-2实现端面密封,通过内侧供油接头压板32-3定位,通过内侧供油压板螺钉32-4固定在外套杯34-1上。
来自液压系统的压力油经过孔K8→K7→K4到达油腔Y1推动第一活塞杆24-4,K8→K7→K5到达油腔Y2推动第二活塞杆18-4,K8→K7→K6到达油腔Y3推动第三活塞杆21-4,三个活塞杆同时推动中心齿轮支架组件20摆动,再带动第一导向支座部件14、第二导向支座部件16、第三导向支座部件22实现轮履转换动作。
外侧制动供油组件33;
如图46,图58至图60所示,外侧制动供油组件33用于解决作为轮子驱动时将六角支架组件与履带组件固定成为一个整体的问题;
外侧供油接头33-1插在外套杯34-1、套杯内套筒34-11与油腔外套筒34-6的孔中,通过外侧供油接头密封圈33-2实现端面密封,通过外侧供油接头压板33-3定位,通过外侧供油压板螺钉33-4固定在外套杯34-1上。
来自液压系统的压力油经过孔K9→K1→K2到达油腔Y4推动油腔左盘29-10左移,通过外摩擦片组29-8与内摩擦片组29-9等零件实现六角支架组件与主轴29-1之间无相对转动,此时为轮子状态。
如图60所示,液压马达39通过液压马达花键轴39-1与主轴29-1右端的内花键连接,通过四根马达连接螺栓37与外套杯34-1固连。液压马达为轮子驱动或履带驱动的动力,液压马达为CB(M)G2050型齿轮马达,额定驱动功率29.8kW,额定转速为2000r/min,工作压力为16~20N/mm2,转速范围为500~2500r/min,质量22.3kg。
轮子结构时第四边圈中外支梁受力与第三导向支座上受力的分析如图37至图39所示,G01=G0/2,G02=G0/2,F1046a=1.83755G01,F2246a=1.3015G01,(F4622a=-F2246a,F2322a=0.8533G01,F1322a=0.595G01,F2322a为轮子结构时第三活塞通过第三齿轮传动组件对第三导向支座的作用力,第三活塞上的油压为p31,第三活塞上的油压
履带结构转变为轮子结构时第四边圈中外支梁的最大受力与第三导向支座上最大受力的分析如图40至图42所示,F1046b=2.8817G01,F2246b=2.5924G01,F4622b=-F2246b,F2322b=2.425G01,F1322b=1.53G01,F2322b为履带结构转变为轮子结构时第三活塞通过第三齿轮传动组件对第三导向支座的最大作用力,第三活塞上的最大油压为p32,第三活塞上的最大油压
所述的履带结构转变为轮子结构时第五边圈中外支梁的受力极小如图43,图44所示,F1322c=0.055G01,F1156=1.004G01,F1156×L1为履带结构转变为轮子结构的主动力矩,此状态下,第三活塞上的油压可以为零,属于重力做功使履带结构转变为轮子结构,实际操作中,当履带结构转变为轮子结构较慢时,可以让六角支架组件转动,达到或接近图43的状态时,履带结构自动转变为轮子结构,三个油缸与三个活塞之间的封闭油压用于维持轮子结构。
Claims (10)
1.一种液压驱动与操控式轮履转换装置,
包括六角支架组件(13),六角支架组件(13)上开有轴心孔,六角支架组件(13)周面上开有三个均布的径向孔;
所述六角支架组件(13)轴心孔中安装有中心齿轮支架组件(20),中心齿轮支架组件(20)轴心转动安装有主轴组件(29);
所述六角支架组件(13)径向孔外端滑动安装有导向支座部件;六角支架组件(13)径向孔中还安装有齿轮传动组件,齿轮传动组件一端铰接在导向支座部件内端,齿轮传动组件另一端铰接在中心齿轮支架组件(20)上;
所述导向支座部件外端转动安装有对称的前顶点支撑轴、后顶点支撑轴,前顶点支撑轴、后顶点支撑轴分别与齿轮传动组件、主轴组件(29)通过齿轮传动;
所述前顶点支撑轴、后顶点支撑轴上分别铰接有边圈组件;所述六角支架组件(13)周面上均布有三个支块组件,所述边圈组件中部铰接有支杆组件,支杆组件与对应的支块组件铰接;
所述前顶点支撑轴、后顶点支撑轴上安装有带轮,边圈组件上安装有导轮;所述带轮、导轮外安装有履带(27);
所述六角支架组件(13)外侧面与主轴组件(29)外端之间安装有内制动盘组件;
六角支架组件(13)上安装有用于推动中心齿轮支架组件(20)绕主轴组件(29)转动的活塞组件;
所述主轴组件(29)上安装有外制动盘组件(30)。
2.根据权利要求1所述的液压驱动与操控式轮履转换装置,其特征在于:所述活塞组件共有三个,三个活塞组件绕主轴组件(29)均布;
所述六角支架组件(13)包括六角支架(13−1),六角支架(13−1)轴心孔中内侧安装有支架内侧铜套(13−2),主轴组件(29)中的主轴(29−1)穿过支架内侧铜套(13−2);所述支架内侧铜套(13−2)外周面通过内外各一个内侧铜套外径密封圈(13−3)与六角支架组件(13)轴心孔密封,支架内侧铜套(13−2)内周面通过内外各一个内侧铜套内径密封圈(13−4)与主轴(29−1)密封;
所述主轴(29−1)、支架内侧铜套(13−2)、六角支架组件(13)上开有用于向活塞组件供油的油道。
3.根据权利要求1所述的液压驱动与操控式轮履转换装置,其特征在于:所述六角支架组件(13)包括六角支架(13−1);
所述内制动盘组件包括安装在六角支架(13−1)轴心孔中外侧的外侧中心套筒(29−2),主轴(29−1)穿过外侧中心套筒(29−2),主轴(29−1)外端还安装有主轴外端盖(29−16)、油腔左盘(29−10);主轴外端盖(29−16)、外侧中心套筒(29−2)通过连接螺钉(29−7)与六角支架(13−1)固连;
所述外侧中心套筒(29−2)通过套筒外径密封圈(29−3)与六角支架(13−1)密封,外侧中心套筒(29−2)通过套筒外端密封圈(29−4)与主轴外端盖(29−16)密封,外侧中心套筒(29−2)通过套筒中径密封圈(29−5)与油腔左盘(29−10)的外径密封,外侧中心套筒(29−2)通过套筒内径密封圈(29−6)与内套轴瓦(29−14)的外径密封;
所述内套轴瓦(29−14)与外侧中心套筒(29−2)之间为过盈配合,内套轴瓦(29−14)与主轴(29−1)之间为间隙配合,内套轴瓦(29−14)通过轴瓦内径密封圈(29−15)与主轴(29−1)密封;
所述油腔左盘(29−10)与外侧中心套筒(29−2)和主轴(29−1)之间为间隙配合,油腔左盘(29−10)通过油腔左密封圈(29−11)与主轴(29−1)密封;
外摩擦片组(29−8)安装在外侧中心套筒(29−2)的内花键上,内摩擦片组(29−9)安装在主轴(29−1)外端的外花键上;在所述外侧中心套筒(29−2)内壁安装有用于分离外摩擦片组(29−8)、内摩擦片组(29−9)的分离杆弹簧(29−17);
主轴外轴承(29−13)支撑在主轴(29−1)的外端,主轴外轴承(29−13)与主轴(29−1)为过盈配合,主轴外轴承(29−13)与主轴外端盖(29−16)为小间隙配合;
所述主轴(29−1)上开有用于向内制动盘组件供油的油道。
4.根据权利要求1所述的液压驱动与操控式轮履转换装置,其特征在于:所述主轴组件(29)中的主轴(29−1)的内端安装有外套杯组件(34);
所述外套杯组件(34)包括套装在主轴(29−1)上的外套杯(34−1);
外套杯内轴承(34−3)与外套杯(34−1)左端的孔为小间隙配合,所述外套杯内轴承(34−3)通过外套杯内挡圈(34−4)轴向定位;外套杯内轴承(34−3)与主轴(29−1)为小过盈配合;
外套杯外轴承(34−12)与外套杯(34−1)右端的孔为小间隙配合,所述外套杯外轴承(34−12)通过外套杯外挡圈(34−13)轴向定位;外套杯外轴承(34−12)与主轴(29−1)为小过盈配合,外套杯外轴承(34−12)通过主轴内挡圈(29−22)轴向定位;
所述外套杯(34−1)内套装有套杯内套筒(34−11),套杯内套筒(34−11)轴向定位外套杯内轴承(34−3)与外套杯外轴承(34−12)的外圈;
所述套杯内套筒(34−11)内套装有油腔外套筒(34−6),油腔外套筒(34−6)与主轴(29−1)为小间隙配合;所述油腔外套筒(34−6)通过外套筒中密封圈(34−7)、外套筒左密封圈(34−8)和外套筒右密封圈(34−9)与主轴(29−1)密封;所述外套杯内轴承(34−3)与外套筒左密封圈(34−8)之间设有外套筒左侧套环(34−10);所述外套杯外轴承(34−12)与外套筒右密封圈(34−9)之间设有外套杯外侧套筒(34−14)。
5.根据权利要求4所述的液压驱动与操控式轮履转换装置,其特征在于:液压马达(39)通过液压马达花键轴(39−1)与主轴(29−1)右端的内花键连接;所述液压马达(39)通过四根马达连接螺栓(37)与外套杯(34−1)固连。
6.根据权利要求4所述的液压驱动与操控式轮履转换装置,其特征在于:所述外制动盘组件(30)位于六角支架组件(13)和外套杯组件(34)之间;
外制动盘组件(30)包括外制动盘(30−1),外制动盘(30−1)通过制动连接键(30−2)与主轴(29−1)固连;外制动盘(30−1)外连接有盘式制动器(38);
所述外制动盘(30−1)与六角支架组件(13)中六角支架(13−1)之间设有主轴内套(30−3);所述主轴内套(30−3)与主轴(29−1)为间隙配合,主轴内套(30−3)通过推力钢球组(30−4)与外制动盘(30−1)组成高副,主轴内套(30−3)与外制动盘(30−1)之间通过轴向密封圈(30−5)密封;
所述外制动盘(30−1)与外套杯(34−1)之间通过外套杯左密封圈(34−2)密封;外制动盘(30−1)与外套杯内轴承(34−3)之间设有外套杯内侧套筒(34−5)。
7.根据权利要求6所述的液压驱动与操控式轮履转换装置,其特征在于:还包括外支撑组件(31);
所述外支撑组件(31)包括悬架顶框架(31−1),悬架顶框架(31−1)通过一组悬架连接螺栓(36)与车辆底盘连接;悬架内支板(31−3)、悬架外支板(31−9)、悬架前支板(31−6)、悬架后支板(31−7)相互焊接并焊接在悬架顶框架(31−1)的下方;悬架内支座(31−2)通过两根悬架内弹性圆柱销(31−4)与悬架内支板(31−3)连接,悬架外支座(31−8)通过两根悬架外弹性圆柱销(31−10)与悬架外支板(31−9)连接;
所述悬架内支座(31−2)与外套杯(34−1)左端为小过盈配合,悬架内支座(31−2)通过一组悬架内螺钉(31−5)与外套杯(34−1)固定;
外制动支撑件(35)和所述悬架外支座(31−8)均与外套杯(34−1)右端为小过盈配合,外制动支撑件(35)、悬架外支座(31−8)、外套杯(34−1)之间通过一组悬架外连接螺栓(31−11)与悬架外连接螺母(31−12)固定;
所述悬架内支座(31−2)、外制动支撑件(35)通过外制动连接螺栓(31−13)和外制动连接螺母(31−14)与所述盘式制动器(38)固连。
8.根据权利要求4所述的液压驱动与操控式轮履转换装置,其特征在于:所述外套杯组件(34)上连接有内侧三组油缸供油组件(32)和外侧制动供油组件(33);所述主轴(29−1)开有用于向活塞组件供油的油道,以及向内制动盘组件供油的油道;所述三组油缸供油组件(32)与向活塞组件供油的油道连通,外侧制动供油组件(33)与向内制动盘组件供油的油道连通。
9.根据权利要求8所述的液压驱动与操控式轮履转换装置,其特征在于:所述内侧三组油缸供油组件(32)包括内侧供油接头(32−1),内侧供油接头(32−1)穿过插在外套杯(34−1)、套杯内套筒(34−11)与油腔外套筒(34−6)的孔中,内侧供油接头(32−1)的内端通过内侧供油接头密封圈(32−2)与油腔外套筒(34−6)密封;内侧供油接头压板(32−3)将内侧供油接头(32−1)压紧在外套杯(34−1)上,所述内侧供油接头压板(32−3)通过内侧供油压板螺钉(32−4)固定在外套杯(34−1)上。
10.根据权利要求8所述的液压驱动与操控式轮履转换装置,其特征在于:所述外侧制动供油组件(33)包括外侧供油接头(33−1),外侧供油接头(33−1)插在外套杯(34−1)、套杯内套筒(34−11)与油腔外套筒(34−6)的孔中,外侧供油接头(33−1)内端通过外侧供油接头密封圈(33−2)与油腔外套筒(34−6)密封;外侧供油接头压板(33−3)将外侧供油接头(33−1)压紧在外套杯(34−1)上,所述外侧供油接头压板(33−3)通过外侧供油压板螺钉(33−4)固定在外套杯(34−1)上。
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