专利名称：一种工程机械平衡摇臂底盘行走装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工程机械底盘行走装置，具体来说，是涉及一种工程机械平衡摇臂底盘行走装置。属于工程机械技术领域。
背景技术：
目前，应用到工程机械的底盘形式主要有履带式、轮履复合式、轮胎式、轮腿式等。 履带底盘具有结构成熟，动力强劲，接地比压大、最大爬坡度大等优点。但存在最大行驶速度小，无法在普通路面上实现运输等明显的缺陷。轮履复合式底盘在一定程度上解决了履带式行走方式的缺陷，却又引入了底盘的结构过于复杂沉重，车身尺寸过长或者过宽，成本增加的缺点，其应用受到了限制。轮胎式底盘，具有较高的行驶速度，运动灵活，但在松软路面上极易发生车轮下陷，从而无法继续行驶，在无路或道路破坏严重的情况下，通过性和稳定性也很难同时满足要求。轮腿式底盘是目前全世界最先进的工程机械底盘之一，拥有较好的爬坡、跨沟、垂直越障、坡面作业等性能，但其结构和驱动形式都较为复杂。
发明内容
1、目的本发明的目的是提供一种工程机械平衡摇臂底盘行走装置，它在保证普通底盘较高运动速度的前提下，兼具调整姿态、改变地隙以及全轮液压驱动、液压转向的功能，提高了车辆的越障能力和通过性能。2、本发明一种工程机械平衡摇臂底盘行走装置，是由车架、中间主轴、摇臂架、摇臂、地隙调整机构、行走马达及制动装置、平衡机构、转向装置和车轮等部分组成。它们之间的位置连接关系是车架通过中间主轴及平衡机构布置在摇臂架上，摇臂架通过一组地隙调整机构与摇臂连接在一起，摇臂前端连接转向装置，转向装置与行走马达及制动装置用螺栓连接在一起，并同时与车轮连接。所述车架是由钢板焊接成的复杂箱体结构，见图8、图10，它主要由两个横梁、两个边梁和三个纵梁组成，其外形是八边形状。其中前横梁IOla与后横梁IOlb在车架的前后位置对称布置，左侧纵梁102a、中间纵梁102b与右侧纵梁102c在车架的左中右位置等间距布置，纵梁相较于横梁往下突出，使整个车架呈倒“山”字形。在三个纵梁的相应位置上加工有轴孔，以安装中间主轴，前边梁103a与后边梁10 分别与两个横梁连接并沿车架中心线对称布置。所述横梁、边梁和纵梁均是由钢板焊接而成的箱型结构，其截面为矩形，截面尺寸可依据结构受力及外观造型适当调整。所述中间主轴由两个外形相同的圆柱形光轴组成，它布置在整个底盘的中间位置，安装在三个纵梁的轴孔上。在处于中间纵梁与两侧纵梁之间的轴段上，分别安装左右摇臂架。摇臂架可绕中间主轴摆动。车架及上车重量最终通过中间主轴传递到了车轮。中间主轴的外形尺寸依据安装及受力情况计算确定。
所述摇臂架是铸造而成的多边形框箱结构，见图5、图6，它包括两个侧板和两个顶板(实为一体)。两个侧板对应的部位结构相同，均加工有一个竖直滑槽、两个水平滑槽和一个轴孔，其中两个水平滑槽在同一水平位置上对称布置，轴孔和竖直滑槽处在对称线上，分布于水平滑槽的上下位置。一侧板不对应的部位设置有凸台，用于安装球铰以连接平衡机构；摇臂架用于安装和连接车架、摇臂、平衡机构及地隙调整机构等。所述摇臂是由钢板焊接而成的箱型结构件，它分前摇臂和后摇臂，通过尾端的凸凹处连接，前摇臂和后摇臂呈现为L形状，其截面为矩形；所述地隙调整机构是一组滑动平分机构，见图3、图7，该机构由一个调整油缸、三根短轴、两组耳座和三组滚轮并配合上述的摇臂及摇臂架共同组成。其间关系是同侧的前、后两摇臂的后端通过短轴50 可相对转动的连接在一起。前、后摇臂靠近后端的上部位置分别焊接耳座，两组耳座分别通过短轴502b和短轴502c与调整油缸两端的耳环可相对转动的连接在一起。短轴50 两端安装滚轮，滚轮在摇臂架上的中间竖向轨道上上下滚动。短轴502b和短轴502c两端亦安装滚轮，分别在摇臂架上的左右横向轨道上前后滚动。 通过调整油缸的伸缩，同侧前后摇臂可以绕短轴50 作一定角度的相对摆动，从而实现离地间隙的改变和姿态的调整。该调整油缸是按需要选购的市购件；该短轴是圆柱形光轴，其尺寸根据结构需求设定；该滚轮是按需要选购的市购件。所述行走马达及制动装置是按需要选购的市购件，其型号为RE 15 209所述平衡机构主要由一个平衡臂、两个连杆一个短轴和四个球铰等组成。见图 8，其间关系是平衡臂中间通过短轴横向安装在车架的前部，两边通过球铰——即第一球铰704a、第二球铰704b，分别与左、右连杆702a、702b上端相接，连杆下端则通过第三球铰 7(Mc、第四球铰704d，分别连接在左、右摇臂架的前端。该平衡臂是一个类长方体构件，两端加工有安装球铰的槽孔，中间截面尺寸略大，并加工有安装短轴的轴孔；该左、右连杆的中间是圆柱形光杆，两端加工成环套，以安装球铰；该短轴是端部焊接有安装端面的圆柱光轴；该球铰是按需要选购的市购件。所述转向装置由转向油缸、转向主销、转向臂、连接臂、连接架和耳座等组成，见图，2、图3，其中，连接臂与转向臂固连在连接架上。连接架的端部通过螺栓与行走马达及制动装置连接，连接臂通过转向主销与摇臂末端连接。转向油缸安装在摇臂内部，一端通过短轴与固连在摇臂翼缘板上的耳座可相对转动的连接，另一端通过短轴与转向臂可相对转动的连接。该转向油缸是按需要选购的市购件；该转向主销是圆柱轴，末端焊接有定位端面；该转向臂是一个类长方体构件，其一端呈半圆形，并加工有槽和孔，与转向油缸连接，另一端直接与连接架焊接在一起；该连接臂是一个类长方体构件，其一端加工有轴孔，与转向主销连接，另一端直接与连接架焊接在一起；该连接架是一个加工而成的框架结构件，其形状可根据结构需求改变。连接架用于连接转向臂、连接臂和行走马达及制动装置。所述车轮是按需要选购的市购件，其规格是11. 00-20。其中，该摇臂架的数量是两件；其中，该地隙调整机构的数量是两件。本发明的优点在于1、变地隙工程机械平衡摇臂底盘，通过前后摇臂间夹角的变化，可以调整底盘的离地间隙，使车辆获得了更好的越障能力和爬坡能力，提高了车辆的平顺性和通过性。
2、地面适应能力强工程机械平衡摇臂底盘，由于左右摇臂可相对转动，能保证四个轮子在各种路面上均可同时着地，另外，通过改变同组摇臂之间的夹角，可实现在斜坡横走或工作时保持车身的水平状态，从而提高车辆的通过性和稳定作业能力。3、姿态可调工程机械平衡摇臂底盘，通过平衡机构的作用，可以保证车身平面始终位于两个摇臂夹角平分线上，起到车身姿态调整的作用，保持车身的稳定，防止车辆发生侧翻，提高车辆的行驶平顺性。4、应用范围广工程机械平衡摇臂底盘，能够用于各种工程机械、全地域军民用车辆、移动机器人和各种特殊装备移动平台的行走机构。
图1为本发明的工程机械平衡摇臂底盘行走装置正视图；图2为本发明的工程机械平衡摇臂底盘行走装置俯视图；图3为本发明中前后摇臂装配图；图4为本发明前后摇臂结构5为本发明摇臂架结构俯视6为本发明摇臂架结构主视7为本发明中地隙调整机构结构图；图8为本发明中平衡机构结构图；图9为本发明中平衡机构安装示意图；图10为本发明中车架骨架结构示意图。1-车架2-中间主轴 3-摇臂架 3a_左摇臂架3b_右摇臂架 4-摇臂4a_前摇臂 4b_后摇臂5-地隙调整机构 6-行走马达及制7-平衡机构 8-转向装置动装置
9-车轮IOla-前横梁IOlb-后横梁102a-左侧纵梁
102b-中间纵梁102c-右侧纵梁103a-前边梁103b-后边梁
301-侧板302-顶板501-调整油缸502a-短轴a
502b-短轴b502c-短轴c503a-耳座a503b-耳座b
504a-滚轮a504b-滚轮b504c-滚轮c701-平衡臂
702a-左连杆702b-右连杆703-短轴704a-第一球铰
704b-第二球铰704c-第三球铰704d-第四球铰801-转向油缸
802-转向主销803-转向臂804-连接臂805-连接架
806-耳座
具体实施例方式见图1、图2，本发明一种工程机械平衡摇臂底盘行走装置，它是由车架1、中间主轴2、摇臂架3、摇臂4、地隙调整机构5、行走马达及制动装置6、平衡机构7、转向装置8、车轮9等部分组成。如图1、图2，所示，车架1通过中间主轴2及平衡机构7布置在摇臂架3上，摇臂架3通过一组地隙调整机构5与摇臂4连接在一起，摇臂4前端连接转向装置8，转向装置 8与行走马达及制动装置6通过螺栓连接在一起，并通过螺栓与车轮9连接。如图8、10所示，车架1是由钢板焊接成的复杂箱体结构，主要包括两个横梁101a、 101b、两个边梁103a、103b及三个纵梁102a、102b和102c，其中两个横梁IOla和IOlb在车架的前后位置对称布置，三个纵梁102a、102b和102c在车架的左中右位置等间距布置，纵梁向下突出，整个车架呈倒“山”字形。其中在三个纵梁的相应位置上加工有轴孔，以安装中间主轴2。前边梁103a与后边梁10 分别与两个横梁IOlaUOlb连接并沿车架中心线对称布置。该横梁、边梁及纵梁均是由钢板焊接而成的箱型结构，其截面为矩形，截面尺寸可依据结构受力及外观造型适当调整。如图2、图10所示，中间主轴2由两个外形相同的圆柱形光轴组成，横向布置在整个底盘的中间位置，分别从左右两侧穿入，固定安装在车架1的中间纵梁102b及两侧纵梁 10 和102c的轴孔上。如图2所示，在处于中间纵梁102b与两侧纵梁102a、102c之间的轴段上，分别安装左摇臂架3a和右摇臂架北。摇臂架3可绕中间主轴2摆动。如图5、图6所示，摇臂架3是多边形的框箱结构，它由铸造而成，包括两个侧板 301和两个顶板302(实为一体)。两个侧板301对应的部位结构相同，均加工有一个竖直滑槽、两个水平滑槽和一个轴孔，其中两个水平滑槽在同一水平位置上对称布置，轴孔和竖直滑槽处在对称线上，分布于水平滑槽的上下位置，一侧板不对应的部位设置有凸台，用于安装球铰以连接平衡机构7。如图1、图2、图4所示，摇臂4是由钢板焊接而成的箱型结构件，它分前摇臂如和后摇臂4b，通过尾端的凸凹处连接，前摇臂和后摇臂呈现为L形状，其截面为矩形；截面尺寸为260X270(宽X高，前部)、340X310(宽X高，后部)，中间部分平缓过度。出于结构上的需要，摇臂4前部约1/3处向外侧大弧度弯折，后部末端加工有轴孔，以实现与摇臂架 3的配合。另外，根据安装要求，前摇臂如末端呈凹形，后摇臂4b末端呈凸形。如图1、图3、图7所示，地隙调整机构5，是一组滑动平分机构，它由调整油缸501、 三根短轴50加、502b、502c、两组耳座503a、503b和三组滚轮504a、504b、5(Mc并配合摇臂4 及摇臂架3共同组成，其数量共有左右两组，结构相同，现以一侧为例进行分析。前摇臂4a、 后摇臂4b与调整油缸501构成三角形框架，布置在摇臂架3内。前摇臂如凹形末端与后摇臂4b凸形末端嵌合在一起，中间由短轴50 穿连，构成三角形的一个顶点。前、后摇臂 4a、4b可绕着短轴50 作相对转动。调整油缸501布置在两摇臂正中间的上方位置，通过其前后端耳环与固定安装在前摇臂4a与后摇臂4b上的耳座503a、50;3b配合，由短轴502b、 502c穿连在一起，构成三角形的另外两个顶点。耳座503a、50;3b分别可绕短轴502b、502c 转动。短轴50 两端安装滚轮50 ，滚轮50 限制在摇臂架3上的中间竖直滑槽内上下滚动。短轴502b和短轴502c两端亦分别安装滚轮504b和5(Mc，分别限制在摇臂架3上的左右两个水平滑槽内做前后滚动。该调整油缸501是按需要选购的市购件；该短轴50加、 502b,502c是圆柱形光轴，其尺寸根据结构需求设定；该滚轮5(Ma、504b、5(Mc是按需要选购的市购件。如图8、图9、图10所示，平衡机构7主要由平衡臂701、左连杆70加、右连杆70沘、、 短轴703和第一球铰70 、第二球铰704b、第三球铰7(Mc、第四球铰704d等组成。平衡臂 701位于中间位置，通过短轴703横向安装在车架1的前部，短轴703直接从前方插入，并用螺栓固定在车架1上，平衡臂701可以绕短轴703摆动。平衡臂701的两端两边分别通过第一球铰70 、第二球铰704b与左连杆70加、右连杆70 上端相接，左连杆70加、右连杆 702b下端则分别通过第三球铰7(Mc、第四球铰704d连接在左摇臂架3a、右摇臂架北的前端。该平衡臂701是一个类长方体构件，两端加工有安装4个球铰的槽孔，中间截面尺寸略大，并加工有安装短轴703的轴孔；该左连杆70 和右连杆702b形状结构完全相同，其中间是圆柱形光杆，两端加工成环套，以安装4个球铰；该短轴703是端部焊接有安装端面的圆柱光轴；该4个球铰第一球铰70 、第二球铰704b、第三球铰7(Mc、第四球铰704d是按需要选购的市购件。如图2所示，转向装置8由转向油缸801、转向主销802、转向臂803、连接臂804、 连接架805和耳座806等组成。摇臂4b前端通过转向主销802与连接臂804连接，转向主销802可相对于摇臂4b转动，其端部由螺栓固定在连接臂804上。连接臂804固连在连接架805上，连接架805通过螺栓与行走马达及制动装置6连接。转向油缸801布置在摇臂 4b空腔内部，一端与固连在摇臂上的耳座806可相对转动铰接在一起，另一端与转向臂803 可相对转动铰接在一起。转向臂803固连在连接架805上。该转向油缸801是按需要选购的市购件；该转向主销802是圆柱轴，末端焊接有定位端面；该转向臂803是一个类长方体构件，其一端呈半圆形，并加工有槽和孔，与转向油缸801连接，另一端直接与连接架805焊接在一起；该连接臂804是一个类长方体构件，其一端加工有轴孔，与转向主销802连接，另一端直接与连接架805焊接在一起；该连接架805是一个加工而成的框架结构件，其形状可根据结构需求改变。连接架805用于连接转向臂803、连接臂804和行走马达及制动装置 6 ；该耳座806是按需要选购的市购件。车辆正常行驶时，调整油缸501锁死，地隙调整机构5处于不工作状态，同侧两个摇臂如与仙间无相对运动，三角形框架通过三个顶点固定在摇臂架3上。当车辆通过不平路面时，摇臂架3及摇臂4可以随着路面起伏一同绕中间主轴2摆动，从而保证所有车轮始终可以同时着地。车辆为了适应不同道路状况而需要改变离地间隙时，调整油缸501工作， 推动滚轮504b和5(Mc沿摇臂架3上水平滑槽同步反向移动，同时带动滚轮50 沿摇臂架 3上的竖直滑槽上下移动，从而改变同侧前后两个摇臂之间的夹角，达到调整地隙的目的。 由此可见，工程机械平衡摇臂底盘形式装置的车辆，在崎岖路面上行进时，可以始终保持四轮同时着地，同时，还可以通过改变底盘的离地间隙，获得崎岖路面上较高的通过性和硬路面上的良好的平顺性，具有其它各式车辆无法比拟的优点，具有非常高的地面适应能力。当车辆在坑洼路面行驶时，左右摇臂发生相对旋转，带动左连杆70 、右连杆 702b运动，使第三球铰7(Mc和第四球铰704d产生空间运动，运动轨迹与平衡臂701的两端的运动轨迹重合，平衡臂701通过中间的短轴703将车架抬起，抬起幅度是左右摇臂夹角的一半。此保持车身的稳定，防止车辆发生倾覆，提高车辆的通过性能。工程机械平衡摇臂底盘行走装置，采用全轮全液压驱动、液压转向。转向时，转向油缸801工作，推动转向臂803，转向力经过连接架805、行走马达及制动装置6后最终传至车轮9，克服转向阻力，车轮9绕转向主销802轴线相对于摇臂4转动，实现车辆的转向功能。
权利要求
1. 一种工程机械平衡摇臂底盘行走装置，其特征在于它是由车架、中间主轴、摇臂架、摇臂、地隙调整机构、行走马达及制动装置、平衡机构、转向装置和车轮组成，车架通过中间主轴及平衡机构布置在摇臂架上，摇臂架通过一组地隙调整机构与摇臂连接在一起， 摇臂前端连接转向装置，转向装置与行走马达及制动装置用螺栓连接在一起，并同时与车轮连接；所述车架是箱体结构，其外形是八边形状，它由前横梁(101a)、后横梁(101b)、左侧纵梁(10 )、中间纵梁(102b)、右侧纵梁(102c)、前边梁(103a)与后边梁(103b)组成；前横梁(IOla)与后横梁(IOlb)在车架中心的前后位置对称布置，左侧纵梁(10 )、中间纵梁 (102b)与右侧纵梁(102c)在车架中心的左中右位置等间距布置，在左侧纵梁(10 )、中间纵梁(102b)、右侧纵梁(102c的相应位置上加工有轴孔，以安装中间主轴，前边梁(103a)与后边梁(103b)分别与前横梁(101a)、后横梁(IOlb)连接并沿车架中心线对称布置；上述各梁均是由钢板连接而成的箱型结构，其截面为矩形，截面尺寸依据结构受力及外观造型调整；所述中间主轴由两个外形相同的圆柱形光轴组成，它布置在整个底盘的中间位置，安装在中间纵梁与左、右侧纵梁的轴孔上；在处于中间纵梁与左、右侧纵梁之间的轴段上，分别安装摇臂架，该摇臂架绕中间主轴摆动，车架及上车重量最终通过中间主轴传递到了车轮，中间主轴的外形尺寸依据安装及受力情况计算确定；所述摇臂架是多边形框箱结构，它包括实为一体的两个侧板和两个顶板，两个侧板对应的部位结构相同，均加工有一个竖直滑槽、两个水平滑槽和一个轴孔，其中两个水平滑槽在同一水平位置上对称布置，轴孔和竖直滑槽处在对称线上，分布于水平滑槽的上下位置； 一侧板不对应的部位设置有凸台，用于安装球铰以连接平衡机构；摇臂架用于安装和连接车架、摇臂、平衡机构及地隙调整机构；所述摇臂是由钢板连接而成的箱型结构件，它分前摇臂和后摇臂，通过尾端的凸凹处连接，前摇臂和后摇臂呈现为L形状，其截面为矩形；所述地隙调整机构是一组滑动平分机构，该机构由一个调整油缸、三根短轴(502a)、 (502b)、(502c)、两组耳座(503a)、(503b)和三组滚轮(504a)、(504b)、(504c)并配合上述的摇臂及摇臂架共同组成；其间关系是同侧的前、后摇臂的后端通过短轴(502a)相对转动的连接在一起，前、后摇臂靠近后端的上部位置分别连接两组耳座(503a)、(50 ),两组耳座(503a)、(503b)分别通过短轴(502b)和短轴(502c)与调整油缸两端的耳环相对转动的连接在一起；短轴(502a)两端安装滚轮(50 )，滚轮(504a)在摇臂架上的中间竖向轨道上上下滚动；短轴(502b)和短轴(502c)两端亦安装滚轮(504b)、(5(Mc)，分别在摇臂架上的左右横向轨道上前后滚动；通过调整油缸的伸缩，同侧前、后摇臂可以绕短轴(502a) 作一定角度的相对摆动，从而实现离地间隙的改变和姿态的调整；该调整油缸是按需要选购的市购件；该短轴(502a)、(502b)、(502c)是圆柱形光轴，其尺寸根据结构需求设定；该滚轮(504a)、(504b)、(504c)是按需要选购的市购件； 所述行走马达及制动装置是按需要选购的市购件；所述平衡机构由一个平衡臂、左、右连杆一个短轴和四个球铰组成，其间关系是平衡臂中间通过短轴横向安装在车架的前部，两边通过球铰——即第一球铰(70 )、第二球铰(704b)，分别与左连杆(70 )、右连杆(702b)上端相接，左、右连杆下端则通过第三球铰(70 )、第四球铰(704d)，分别连接在左、右摇臂架的前端；该平衡臂是一个类长方体构件，两端加工有安装球铰的槽孔，中间截面尺寸略大，并加工有安装短轴的轴孔；该左、右连杆的中间是圆柱形光杆，两端加工成环套，以安装球铰；该短轴是端部焊接有安装端面的圆柱光轴；该球铰是按需要选购的市购件；所述转向装置由转向油缸、转向主销、转向臂、连接臂、连接架和耳座组成，连接臂与转向臂固连在连接架上，连接架的端部通过螺栓与行走马达及制动装置连接，连接臂通过转向主销与摇臂末端连接，转向油缸安装在摇臂内部，一端通过短轴与固连在摇臂翼缘板上的耳座相对转动的连接，另一端通过短轴与转向臂相对转动的连接；该转向油缸是按需要选购的市购件；该转向主销是圆柱轴，末端连接有定位端面；该转向臂是一个类长方体构件，其一端呈半圆形，并加工有槽和孔与转向油缸连接，另一端直接与连接架连接在一起； 该连接臂是一个类长方体构件，其一端加工有轴孔，与转向主销连接，另一端直接与连接架连接在一起；该连接架是一个加工而成的框架结构件，其形状根据结构需求而定，连接架用于连接转向臂、连接臂和行走马达及制动装置； 所述车轮是按需要选购的市购件。
2.根据权利要求1所述的一种工程机械平衡摇臂底盘行走装置，其特征在于该摇臂架的数量是两件。
3.根据权利要求1所述的一种工程机械平衡摇臂底盘行走装置，其特征在于该地隙调整机构的数量是两件。
全文摘要
一种工程机械平衡摇臂底盘行走装置，它是由车架、中间主轴、摇臂架、摇臂、地隙调整机构、行走马达及制动装置、平衡机构、转向装置和车轮组成，车架通过中间主轴及平衡机构布置在摇臂架上，摇臂架通过一组地隙调整机构与摇臂连接在一起，摇臂前端连接转向装置，转向装置与行走马达及制动装置用螺栓连接在一起，并同时与车轮连接；本发明在保证普通底盘较高运动速度的前提下，兼具调整姿态、改变地隙以及全轮液压驱动、液压转向的功能，提高了车辆的越障能力和通过性能。它在工程机械技术领域里具有较好的实用价值和广阔地应用前景。
文档编号B62D21/02GK102514624SQ201110396820
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者崔莹, 徐丽丽, 徐国艳, 王晓坡, 白锦洋, 解晓琳, 高峰 申请人:北京航空航天大学