CN113602406A - 一种面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车 - Google Patents

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Abstract

本发明属于运输机械技术领域，尤其涉及一种面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，包括车身装置、控制装置和谐波轮装置，谐波轮装置设置在车身装置的左、右两侧，谐波轮装置包括谐波齿轮部分、轮内传动部分和车轮；轮内传动部分包括电机和传动限位机构，电机的输出轴与所述谐波发生器连接，电机可带动谐波发生器转动。车轮通过刚轮外部固定机构与刚轮连接，刚轮可带动所述车轮转动；本发明是利用谐波齿轮结构，根据外界环境的阻力变化，自行调整输出形式实现机构整体的重心变化，通过限位机构来改变运动构件的转换以完成平地运动与爬升运动的转换。

Description

一种面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车
技术领域
本发明属于运输机械技术领域，尤其涉及一种面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车。
背景技术
现有技术中多数爬楼机的运动形式主要是履带、多足及多轮式，这些设备在标准的楼梯上较为高效。但难以适应山地地区农业果园的狭窄且地形多变的梯子路。
谐波齿轮的承载能力大、运动平稳、无冲击、噪声小特性对提高平衡运输车机构的运动性能和环境适应能力很有意义，通过谐波齿轮传递运动，平衡运输车机构可以轻松的负载人和少量货物在梯子路上运动，平衡运输车的行进运动与传动限位机构对车身的重心抬升运动相互配合，能够灵活适应多种地形的情况。现有技术中虽有关于爬楼机的研究，例如文献号为CN105966521A的中国专利申请公开了一种多功能带载爬楼车，但以该多功能带载爬楼车为代表的多轮式爬楼机在现有技术中一般都略显结构不紧凑，而且行星轮的结构复杂，体积大，笨重传动比远小于谐波齿轮，抗冲击，刚度，强度，也远逊于谐波齿轮而且对于山地地形中的梯子路适应性差，一些关键的齿轮及其他传动零件暴露在外面容易损坏。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种使用安全、可靠的面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，包括车身装置和谐波轮装置，所述谐波轮装置设置在车身装置的左、右两侧；所述谐波轮装置包括谐波齿轮部分、轮内传动部分和车轮；所述谐波齿轮部分包括刚轮、柔轮和谐波发生器，所述柔轮可与刚轮相啮合；所述车轮通过刚轮外部固定机构与所述刚轮连接，所述刚轮可带动所述车轮转动；所述轮内传动部分包括电机和传动限位机构，所述电机的两端分别与所述谐波发生器和柔轮连接，所述电机可带动谐波发生器和柔轮转动。
优选的，所述传动限位机构包括主承重轴和辅助限位轴，所述主承重轴和辅助限位轴的一端通过轴承座连接到电机的联轴器上，另一端通过轴承座与轴向固定装置固连，所述主承重轴和辅助限位轴呈一定角度布置。
平面上行驶时，电机带动谐波发生器转动，柔轮与刚轮啮合，刚轮带动车轮转动，从而完成平面上的行驶，由于重力的原因此时所述主承重轴在最低端。
遇到台阶时，刚轮与轮胎停止转动，电机带动谐波发生器和柔轮继续转动，使车身重心上升；当车身高过台阶高度时，辅助限位轴阻挡主承重轴继续抬升，辅助限位轴产生的阻力使车身不能继续抬升，谐波发生器带动柔轮与刚轮啮合从而带动轮胎转动，而此时车身的重心高过台阶，车身整体会爬过这一级台阶，同时主承重轴由于重力原因回到最低端。
优选的，所述车身装置包括车架，所述车架的下底面还有设置传动限位机构，用于对车身进行限位。
优选的，所述车架的下底面设置有用于保持平衡的平衡电机。还设置有控制装置，所述控制装置设置在所述车架上，所述控制装置与所述谐波轮装置电联接。可实现小车在运动过程中的平衡，人站立在上面只是负责减速和变换。
本发明所述的平衡运输车工作时，电机带动谐波发生器旋转，柔轮与刚轮啮合带动从轮胎旋转，完成平面上的行驶；由于重力的原因，主承重轴在最低端，遇到台阶时，电机继续转动，但轮胎停止转动，由于电机是与柔轮固定在一起，因此电机继续带着谐波发生器转动，此时刚轮与轮胎不能转动，故柔轮就会带着传动限位机构上的主承重轴抬升，机构重心提高，当重心高过台阶高度时，传动限位机构的辅助限位轴阻挡主承重轴继续抬升，辅助限位轴产生阻力使车身不能继续抬升，从而驱动谐波齿轮的刚轮带动轮胎转动，而此时机构的重心高过台阶，机构整体会爬过这一级台阶，同时主承重轴由于重力原因回到最低的位置。此后根据同样的原理进行下一级台阶的爬升。
本发明中的车身装置上的货架用于装载运输的人和货物。
车身下面电机控制系统的作用是便于静止状态下复位保持平衡。
有益效果
本发明公开了一种面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，本发明是利用谐波齿轮结构，实现机构整体的重心变化，通过限位机构来改变运动构件的转换以完成平地运动与爬升运动的转换。
本发明所述的平衡运输车具体具有以下有益效果：谐波齿轮的承载能力大、运动平稳、无冲击、噪声小特性对提高平衡运输车机构的运动性能和环境适应能力很有意义，通过谐波齿轮传递运动，平衡运输车机构可以轻松的负载人和少量货物在梯子路上运动，平衡运输车的行进运动与传动限位机构对车身的重心抬升运动相互配合，能够灵活适应多种地形的情况。此种方式很少在路面粗糙波动范围大的农业方面运用，对于农业的发展有着深远的意义。
附图说明
图1：本发明所述平衡运输车使用时的结构示意图；
图2：本发明所述平衡运输车的主视结构示意图；
图3：本发明所述平衡运输车仰视结构示意图；
图4：本发明所述平衡运输车的立体结构示意图；
图5：本发明所述平衡运输车的俯视结构示意图；
图6：本发明所述谐波轮装置的左视结构示意图；
图7：本发明所述谐波轮装置的剖面结构示意图；
图8：本发明所述谐波轮装置的拆解结构示意图；
图9：本发明所述谐波轮装置的立体结构示意图；
图10：本发明所述传动限位装置的结构示意图；
图11：本发明所述平衡运输车爬坡时的结构示意图；
图中：1：车身装置:2：控制装置、3：谐波轮装置、3-1：刚轮、3-2：车轮、3-3：电机固定、3-4：左柔轮输出轴、3-5：刚轮外部固定、3-6：柔轮、3-7：谐波发生器、3-8：电机、3-9：轴向固定装置、4：货篮、5：平衡电机、6：限位机构、7：主承重轴、8：辅助限位轴。
具体实施方式
以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
实施例1
一种面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，如图1-5所示，包括车身装置1、控制装置2和谐波轮装置3，所述谐波轮装置设置在车身装置的左、右两侧.
如图6-9所示，所述谐波轮装置3包括谐波齿轮部分、轮内传动部分和车轮3-2；所述谐波齿轮部分包括刚轮3-1、柔轮3-6和谐波发生器3-7，所述柔轮可与刚轮相啮合；所述车轮3-2通过刚轮外部固定机构与所述刚轮3-1连接，所述刚轮3-1可带动所述车轮3-2转动；所述轮内传动部分包括电机3-8和传动限位机构，所述电机3-8的两端分别与所述谐波发生器3-7和柔轮3-6连接，所述电机3-8可带动谐波发生器3-7和柔轮3-6转动。
如图10所示，所述传动限位机构包括主承重轴7和辅助限位轴8，所述主承重轴和辅助限位轴的一端通过轴承座连接到电机的联轴器上，另一端通过轴承座与轴向固定装置固连，所述主承重轴和辅助限位轴呈一定角度布置。
平面上行驶时，电机带动谐波发生器转动，柔轮与刚轮啮合，刚轮带动车轮转动，从而完成平面上的行驶，由于重力的原因此时所述主承重轴在最低端。
遇到台阶时，刚轮与轮胎停止转动，电机带动谐波发生器继续转动，使车身重心上升；当车身高过台阶高度时，辅助限位轴阻挡主承重轴继续抬升，辅助限位轴产生的阻力使车身不能继续抬升，谐波发生器带动柔轮与刚轮啮合从而带动轮胎转动，而此时车身的重心高过台阶，车身整体会爬过这一级台阶，同时主承重轴由于重力原因回到最低端。
本发明所述的谐波轮装置与一般齿轮传动有本质上的差别，依靠柔性齿轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递力和运动的。具体地来说就是：谐波齿轮的传动机构由波形发生器、柔轮和刚轮组成。柔轮是一个薄壁外齿圈，刚轮有内齿圈，刚轮比柔轮多2~4个齿（这又因波形发生器上触轮的多少而异，双波型的为2），波发生器的一对滚子将柔轮撑成椭圆形，当波发生器为主动轮时，柔轮和刚轮为从动轮，柔轮上的外轮齿与刚轮上的内轮齿在椭圆形柔轮的长轴方向完全啮合，则柔轮的短轴方向完全脱开，而中间区域为过渡状态。当波发生器顺时针旋转一周时，柔轮相对固定的刚轮逆时针旋转2个齿，这样就把波发生器的快速转动变为刚轮的慢速转动。当刚轮与台阶卡死（此时发生切换）固定后，由于相对错齿会让刚轮与柔轮继续产生相对运动，这时刚轮已被固定，所以柔轮就会产生慢速的转动。
所述车身装置包括车架4，所述车架的下底面设置有用于保持平衡的平衡电机5。
所述车架的下底面还有设置限位机构6，用于对车身进行限位。
本发明所述的平衡运输车工作时，电机带动谐波发生器旋转，柔轮与刚轮啮合带动从轮胎旋转，完成平面上的行驶；由于重力的原因，主承重轴在最低端，遇到台阶时，电机继续转动，但轮胎停止转动，由于电机是与柔轮固定在一起，因此电机继续带着谐波发生器转动，此时刚轮与轮胎不能转动，故柔轮就会带着传动限位机构上的主承重轴抬升，机构重心提高，当重心高过台阶高度时，传动限位机构的辅助限位轴阻挡主承重轴继续抬升，辅助限位轴产生阻力使车身不能继续抬升，从而驱动谐波齿轮的刚轮带动轮胎转动，而此时机构的重心高过台阶，机构整体会爬过这一级台阶，同时主承重轴由于重力原因回到最低的位置。此后根据同样的原理进行下一级台阶的爬升。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，其特征在于：包括车身装置和谐波轮装置，所述谐波轮装置设置在车身装置的左、右两侧；
所述谐波轮装置包括谐波齿轮部分、轮内传动部分和车轮；所述谐波齿轮部分包括刚轮、柔轮和谐波发生器，所述柔轮可与刚轮相啮合；所述车轮通过刚轮外部固定机构与所述刚轮连接，所述刚轮可带动所述车轮转动；所述轮内传动部分包括电机和传动限位机构，所述电机的两端分别与所述谐波发生器和柔轮连接，所述电机可带动谐波发生器和柔轮转动。
2.根据权利要求1所述的面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，其特征在于，所述传动限位机构包括主承重轴和辅助限位轴，所述主承重轴和辅助限位轴的一端通过轴承座连接到电机的联轴器上，另一端通过轴承座与轴向固定装置固连，所述主承重轴和辅助限位轴呈一定角度布置。
3.根据权利要求2所述的面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，其特征在于，平面上行驶时，电机带动谐波发生器转动，柔轮与刚轮啮合，刚轮带动车轮转动，从而完成平面上的行驶，此时所述主承重轴在最低端。
4.根据权利要求3所述的面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，其特征在于，遇到台阶时，刚轮与轮胎停止转动，电机带动谐波发生器和柔轮继续转动，使车身重心上升；当车身高过台阶高度时，辅助限位轴阻挡主承重轴继续抬升，辅助限位轴产生的阻力使车身不能继续抬升，谐波发生器带动柔轮与刚轮啮合从而带动轮胎转动，而此时车身的重心高过台阶，车身整体会爬过这一级台阶，主承重轴回到最低端。
5.根据权利要求1所述的面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，其特征在于，所述轮胎包括弹性轮胎和刚性轮毂。
6.根据权利要求1所述的面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，其特征在于，所述车身装置包括车架，所述车架的下底面还有设置传动限位机构，用于对车身进行限位。
7.根据权利要求1所述的面向山地梯子路的谐波齿轮式平衡运输车，其特征在于，所述车架的下底面设置有用于保持平衡的平衡电机，还设置有控制装置，所述控制装置设置在所述车架上，所述控制装置与所述谐波轮装置电联接。
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