组合式麦克纳姆轮轮毂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种组合式麦克纳姆轮轮毂，属于全方位移动平台用全方位轮设计领域。
【背景技术】
[0002]麦克纳姆轮是目前应用较为广泛的一种全向轮机构，经过合理组合可使移动机构具有全方位运动的能力。麦克纳姆轮的轮缘上均匀的分布有许多自由旋转的鼓形小辊子，且辊子轴线与轮毂轴线之间有一定的夹角。麦克纳姆轮的轮毂的加工及精度的控制相对比较困难。若麦克纳姆轮轮毂的加工精度不能保证，则加工出的麦克纳姆轮在转动过程中存在震动大、局部受力大的问题。为了保证加工精度，有一些麦克纳姆轮轮毂是用整块材料利用去除材料的方法加工而成，通常采用立体加工中心加工，这种方法加工量大，且只有采用加工中心才能实现，因此加工成本高，不适合批量生产。为了减少加工量也可先做出外形毛坯，再进行精加工，或加工安装定位孔。专利ZL201420248828.4提出了一种轮毂一体成型的45度全向轮，虽专利中提出的结构可通过铸造而成，但轮毂的中心安装孔和辊子轴孔的加工精度保证也比较困难。为了减少加工量与加工成本，有一些对轮毂的设计采用了分体式设计，即轮毂包括轮毂本体和辊子支撑架，两者联接成麦克纳姆轮轮毂。这种分体式设计需要保证各零件的加工精度，以及轮毂本体与辊子支撑架间的定位与装配精度。如专利ZL201010592883.1提出了一种全方位轮的轮毂，为两边支撑式的轮毂，所述轮毂主体的外圆周均匀设有安装斜槽，辊子支撑架设有底槽，所述的安装斜槽与底槽相互配合且相互固定。实施该专利需要在圆周面上加工均布的安装斜槽，而在圆周面上加工安装斜槽的难度较大，通常要借助先进的立体加工中心进行加工，不太适合批量生产。再如专利ZL201420582043.0提出了一种中间支撑式的麦克纳姆轮轮毂，该专利也需要在轮毂本体的轮缘上加工均布的定位斜槽，同样存在圆周斜槽加工精度的问题，也不适合批量生产。再如，专利ZL201220546988.8提出了一种重载全向移动轮，其轮毂采用正棱柱形结构，轮毂侧面固定U型支架，U形支架与轮毂侧面采用销钉定位，即需要在侧面上和U型支架上加工出定位销钉孔，定位销孔的尺寸精度和位置精度要求都很高，若定位销孔的加工精度不能保证，则轮毂的影响了装配精度。以往的技术报道中，一体成型的麦克纳姆轮轮毂通常采用模具加工，一种模具只能加工一种尺寸规格的轮毂；分体式麦克纳姆轮轮毂的轮毂本体与辊子支撑架为相互对应，只能形成一种规格的轮毂。但实际应用中，需要一系列不同尺寸规格的麦克纳姆轮，需要不同尺寸规格的麦克纳姆轮轮毂。因此，设计一种结构合理，便于批量加工，且可以组合成不同尺寸规格的麦克纳姆轮轮毂十分必要。在国家自然科学基金青年基金(项目编号:51205391)的支持下，本发明人团队进一步进行研宄，探索一种既便于批量加工、易保证加工精度，又可组合成不同尺寸规格的组合式麦克纳姆轮轮毂。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决上述的问题，提供一种既便于批量加工、易保证加工精度，又可组合成不同尺寸规格的组合式麦克纳姆轮轮毂。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种组合式麦克纳姆轮轮毂，包括轮毂本体和多个辊子支撑架，其特征在于:所述的轮毂本体的轮缘上设有连接接口，连接接口以轮毂本体轴线为中心线呈圆周阵列分布；所述连接接口包括设于轮毂本体上且平行于轮毂本体轴线的侧平面和至少一条沿轮毂本体轴向设于该侧平面的定位槽；所述辊子支撑架的上端设有辊子轴孔，辊子支撑架下端设有定位块，所述定位块的延伸方向与辊子轴孔轴线方向构成一斜夹角；轮缘上每个连接接口联接一个所述的辊子支撑架，辊子支撑架的定位块嵌设在轮缘上的定位槽内，辊子支撑架与轮毂本体固定。
[0006]优选的，每个所述的轮毂本体的轮缘上的侧平面的中央设有一条轴向设置的定位槽，定位槽的底面上设有定位孔；连接接口包括上述的侧平面、定位槽和定位孔；所述的辊子支撑架设有一底平面，所述定位块设于底平面上，且垂直于该底平面，所述的定位块上设有连接孔；所述定位块的延伸方向与辊子轴孔轴线构成一斜夹角；所述的辊子支撑架与所述连接接口相互配合联接，所述辊子支撑架的定位块嵌设于所述轮缘连接接口的定位槽内，且辊子支撑架的底平面与轮毂本体的侧平面接触实现定位，轮缘上的定位孔与辊子支撑架上的连接孔对齐，并采用螺纹联接件联接。
[0007]进一步优选，所述辊子支撑架的底平面上的设有一个定位块，且该定位块的底面呈方形，且所述定位块的延伸方向与辊子轴孔轴线构成的斜交角为45度。
[0008]优选的，所述的轮毂本体的每个侧平面上设有两条相互平行的轴向定位槽，两条定位槽中间设有定位孔，所述的连接接口包括正多棱体的侧平面、两条定位槽和定位孔；所述的辊子支撑架的底平面上设有两条平行的定位块，设所述定位块的延伸方向与辊子轴孔轴线构成一斜夹角，且两条定位块中间设有连接孔；所述的辊子支撑架与所述连接接口相互配合联接，所述辊子支撑架的两条定位块分别嵌设于轮缘连接接口的两定位槽内，且辊子支撑架的底平面与轮缘的侧平面接触，轮缘上的定位孔与支撑叉上的连接孔对齐，并采用螺纹联接件联接。
[0009]所述的辊子支撑架是用于两边支撑辊子的辊子支撑叉，所述辊子支撑叉上段为U形叉，U形叉的两耳座的端头设有辊子轴孔；所述U形叉的底平面与辊子轴孔轴线平行，所述U形叉底平面上的定位块的延伸方向与辊子轴孔轴线方向构成一斜夹角。
[0010]所述的辊子支撑架是用于中间支撑辊子的辊子中间支撑件，所述辊子中间支撑件的上端设有辊子轴孔，下端设有定位块，定位块的延伸方向与辊子轴孔轴线方向构成一斜夹角。
[0011 ] 优选的，所述的轮毂本体呈正多棱体，以正多棱体的侧面作为连接接口的侧平面。
[0012]优选的，所述的轮毂本体上连接接口的定位槽为矩形槽，与之配合的所述辊子支撑架的定位块为矩形定位块。
[0013]优选的，所述的轮毂本体上连接接口的定位槽为T形槽，与之配合的所述辊子支撑架的定位块为T形定位块；
[0014]优选的，所述的轮毂本体上连接接口的定位槽为燕尾槽，与之配合的所述辊子支撑架的定位块呈燕尾状。
[0015]优选的，当轮毂本体的定位槽为T形槽，辊子支撑架的定位块为T形定位块时；以及当所述定位槽为燕尾槽，所述定位块为呈燕尾状时；辊子支撑架的定位块嵌设于轮毂本体的定位槽内，轴向限位件设于轮毂本体的轮缘的两端，并与轮缘联接在一起，轴向限位件对辊子支撑架进行轴向定位。
[0016]采用上述的技术方案，所述轮毂本体主要采用了轴向结构，便于加工与精度保证。尤其是轮缘上的轴向定位槽与圆周上的斜槽相比较更容易加工，更容易保证加工精度；轮毂加工材料可采用金属材料，如铝合金，也可以采用非金属材料，如尼龙；若轮毂本体采用铝合金材料，其主体结构，如轮毂本体的侧面与定位槽，以及轮辐的部分的结构，可采用铝合金拉伸加工，然后再加工其他结构，如连接孔等；轮毂本体也可采用铝合金压铸加工方式加工；辊子支撑架可采用铝合金压铸方式加工；然后将辊子支撑架与轮毂本体联接。若本发明采用尼龙材料加工，轮毂本体与支撑架也可采用注塑方式加工后再连接。采用本发明采用上述的加工方式，适合批量加工，而且能够保证轮毂本体与辊子支撑架零件的加工的精度。
[0017]采用上述的技术方案与结构，轮毂本体的外缘上均匀设置了用于联接辊子支撑架的连接接口，该连接接口可保证辊子支撑架以轮毂本体轴线为中线的圆周阵列。辊子支撑架与轮毂本体的连接接口连接时，辊子支撑架的底平面与轮毂本体的侧平面接触，保证了辊子支撑架的径向装配尺寸；辊子支撑架的定位块嵌设于轮毂本体的定位槽内，定位块的侧面受到定位槽侧面的限位；辊子支撑架与轮毂本体联接后，又实现了两者的在轮毂轴线方向的定位。因此，通过上述的技术方案与结构，能够保证本发明的装配精度。因此，本发明的轮毂是通过轮毂本体与辊子支撑架两种主要零件联接而成，结构简单。
[0018]采用上述的技术方案与结构，用不同规格的轮毂本体和不同规格的辊子支撑架可以组合多种尺寸规格的麦克纳姆轮轮毂。采用一种规格的辊子支撑架与不同规格的轮毂本体进行组合可组合成不同轮径的轮毂。采用一种规格的轮毂本体与不同规格的辊子支撑架进行组合也可组合成不同轮径的轮毂。
[0019]作为优选，所述连接接口包括平行于轮毂轴线的侧平面以及设于侧平面上的定位槽，辊子支撑架下端设有底平面，辊子支撑架的定位块嵌设于所述的定位槽后，辊子支撑架的底平面与轮毂的侧平面接触，既保证了辊子支撑架圆周上的均布，又实现了辊子支撑架相对轮毂本体的径向定位。在轮毂本体的轮缘上设有定位孔，辊子支撑架上设有连接孔，通过螺纹联接件联接，实现了辊子支撑架相对轮毂本体的轴向与径向的固定。
[0020]作为进一步的优选，所述辊子支撑架设有的定位块的底面为方形，且所述定位块的延伸方向与辊子轴孔轴线构成的斜交角为45度；采用此方案，辊子支