专利名称：重载自驱动全向轮及其设计方法
技术领域：
本发明涉及一种全向轮及其设计方法，特别是一种重载自驱动全向轮。
背景技术：
目前国内飞机制造行业仍广泛采用传统的以人力或牵引车驱动为主要形式的运输方式。由于传统的飞机部件运输平台灵活性差，表现为不能侧向移动，需要较大的转弯半径，这就要求更大的工作空间；此外，传统飞机部件运输平台难以精确控制运动方向，在飞机部件对接时不但效率低，而且精度不高，因而传统飞机部件运输平台已不能适应现代飞机制造的要求。本专利旨在针对飞机制造行业特点，发明一种满足大尺寸、重载结构在狭窄空间内灵活运输的全向移动机构的驱动执行装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、运动平稳性强、承载能力大的重载自驱动全向轮及其设计方法。重载自驱动全向轮，包括全向轮体、传动轴、联轴器、减速机及伺服电机，其特征在于全向轮体由轮辐、沿圆周方向均勻分布在轮辐外圈的6-16个辊子心轴、安装在辊子心轴上的小辊子、两个使轮辐与辊子心轴定位的端盖组成，端盖与辊子心轴通过轴承连接，端盖与轮辐为固定连接；每个辊子心轴与传动轴轴线空间所成夹角相等为30-60)度，相邻小辊子在空间分布上具有重合度，所有小辊子组成的外廓包络面是一个与车轮的理论轮廓面重合圆柱面。小辊子为两端细中间粗的鼓形。该结构可确保小辊子运动过程中与地面连续接触。每个辊子心轴与传动轴轴线空间所成夹角均为45°为优选方案，此结构下效率最
尚ο小辊子在空间分布上有一定重合度，可保证全向轮运动过程中，与地面接触的小辊子之间平稳过渡。上述自驱动全向轮结构简单、运动灵活平稳、承载能力强。安装了本发明的移动机构能在保持姿态不变的前提下，实现前后、左右、斜向移动及原地零半径转弯， 并能按任意指定路径连续运动，适合于在工作空间狭窄或拥挤的场合使用。与当前常见的运输移动平台相比，安装本专利所涉及的自驱动全向轮的飞机部件运输全向移动平台能够在保持车体姿态不变的前提下，实现前后、左右、斜向及原地零半径转弯，并能按任意指定路径做连续运动，从而实现车间级狭窄空间作业环境下的灵活运动。所述的重载自驱动全向轮的设计方法，其特征设计包括以下过程第一、设计重载自驱动全向轮关键参数如下a)全向轮半径R (mm)；b)全向轮宽度b(mm)；c)辊子最小端半径α (mm)；
d)棍子最大半径r此1 (mm)；e)偏置角n (rad)，即棍子轴线与轮子Z轴的夹角；f)棍子的数目n;g)棍子的长度L (mm)；h)车轮轴线方向上，棍子对应车轮的中心角e (rad)；i)车轮轴线方向上，相邻棍子重合部分所对应车轮的中心角et(rad)；j)棍子重合度￡，即棍子对应车轮的中心角e与理论对应的中心角的比值；k) A车轮两端盖板的厚度(mm)；1)设车轮旋转时，一个棍子与地面的接触点所连成的曲线为曲线AB，其弦长即为 棍子的长度L (mm)；m)设曲线AC为曲线AB在车轮轴线方向的投影，线AC的弦高和弦长分别为Li、 L2 (mm)；n)棍子在车轴方向截面的半径d ；第二、全向轮各关键参数之间的关系每个棍子对应的中心角e e = 2 31 /n+ e t 式 1棍子重合度￡
权利要求
1.一种重载自驱动全向轮，包括全向轮体(121)、传动轴(122)、联轴器(123)、减速机 (124)及伺服电机(125)，其特征在于全向轮体(121)由轮辐(1212)、沿圆周方向均勻分布在轮辐外圈的6-16个辊子心轴(1211)、安装在辊子心轴(1211)上的小辊子(1210)、两个使轮辐(1212)与辊子心轴 (1211)定位的端盖(1214)组成，端盖(1214)与辊子心轴(1211)通过轴承(1213)连接，端盖(1214)与轮辐(1212)为固定连接；每个辊子心轴(1211)与传动轴(12 轴线空间所成夹角相等为30-60度，相邻小辊子在空间分布上具有重合度，所有小辊子(1210)组成的外廓包络面是一个与车轮的理论轮廓面重合圆柱面。
2.根据权利要求1所述的重载自驱动全向轮，其特征在于小辊子(1210)为两端细中间粗的鼓形。
3.根据权利要求1所述的重载自驱动全向轮，其特征在于每个辊子心轴(1211)与传动轴(122)轴线空间所成夹角均为45°。
4.根据权利要求1所述的重载自驱动全向轮的设计方法，其特征设计包括以下过程 第一、设计重载自驱动全向轮关键参数如下a)全向轮半径R(mm)；b)全向轮宽度b(mm)；c)辊子最小端半径α(mm)；d)辊子最大半径IW(mm)；e)偏置角η(rad)，即辊子轴线与轮子Z轴的夹角；f)辊子的数目n;g)辊子的长度L(mm)；h)车轮轴线方向上，辊子对应车轮的中心角θ(rad)；i)车轮轴线方向上，相邻辊子重合部分所对应车轮的中心角9t(rad)；j)辊子重合度ε，即辊子对应车轮的中心角θ与理论对应的中心角的比值； k) Δ车轮两端盖板的厚度(mm)；1)设车轮旋转时，一个辊子与地面的接触点所连成的曲线为曲线AB，其弦长即为辊子的长度L (mm)；m)设曲线AC为曲线AB在车轮轴线方向的投影，线AC的弦高和弦长分别为I^L2(Him)； n)辊子在车轴方向截面的半径d ； 第二、全向轮各关键参数之间的关系 每个辊子对应的中心角θ θ = 2 π /n+ θ t 式 1 辊子重合度ε
全文摘要
本发明涉及一种重载自驱动全向轮及其设计方法，属于全向轮技术领域。其全向轮体(121)由轮辐(1212)、沿圆周方向均匀分布在轮辐外圈的6-16个辊子心轴(1211)、安装在辊子心轴(1211)上的小辊子(1210)、两个使轮辐(1212)与辊子心轴(1211)定位的端盖(1214)组成，端盖(1214)与辊子心轴(1211)通过轴承(1213)连接，端盖(1214)与轮辐(1212)为固定连接；上述每个辊子心轴(1211)与传动轴(122)轴线空间所成夹角相等为30-60度，相邻小辊子在空间分布上具有重合度，所有小辊子(1210)组成的外廓包络面是一个与车轮的理论轮廓面重合圆柱面。本发明结构简单、运动平稳、承载能力强。
文档编号B60B19/14GK102310712SQ20111014836
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者裘禄, 赵乐乐, 陈文亮, 韦红余, 黄翔 申请人:南京航空航天大学