一种全地形履带车辆的轻型铰接机构的制作方法

本实用新型属于一种全地形履带车辆的铰接机构。

背景技术：

全地形履带车辆通常由前车体、后车体及铰接机构三部分组成，能够在雪地、沙漠、沼泽和泥泞丛林等各种地形上行驶，还能够进行两栖操作。它对复杂地形的通过能力主要取决于连接前后两节车体的铰接机构设计。目前，从机构自由度数目划分，全地形履带车辆的铰接机构主要分为三种：单自由度铰接机构，即前后两节车体仅仅能够实现转向运动；二自由度铰接机构，即前后两节车体能够实现转向运动和俯仰运动；三自由度铰接机构，即前后两节车体不仅能够实现转向运动和俯仰运动，还能实现相对扭转运动。

瑞典BV206全地形履带车采用的是一种二自由度铰接机构。这种铰接机构能够实现车辆的水平转向和小角度俯仰，但是前后两节车体之间不能相对扭转，这样铰接机构不仅要承受弯曲载荷，还必须承受两节车体之间的相对扭转载荷。为此，该铰接机构主要由锻造的实心零部件组成，以便满足各种工况下弯曲和扭转的强度、刚度、稳定性要求。因此，该铰接机构的缺点就是自重较大，并且其自由度数目的缺失使得采用该类型铰接机构的全地形履带车的通过能力受到限制。

芬兰NA-140全地形履带车采用的是一种二自由度铰接机构。这种铰接机构能够实现车辆的水平转向和较大角度俯仰，实现较大角度俯仰的原因在于该铰接机构设计了两个俯仰油缸，分别控制前车俯仰和后车俯仰。但是该铰接机构同样不能实现前后两节车体之间的相对扭转，也必须同时承受弯曲载荷和扭转载荷。因此，为了满足各种工况下其强度、刚度、稳定性要求，该铰接机构主要由锻造的实心零部件组成。显然，该铰接机构的缺点同样是自重较大，而且采用该类型铰接机构的全地形履带车辆的通过能力依然受到限制。

俄罗斯“骑士”全地形履带车采用的是一种三自由度铰接机构。这种铰接机构不仅能够实现车辆的水平转向和较大角度俯仰，而且能够实现前后车体之间的相对转动。但是该铰接机构主要应用于重型全地形履带车辆，一般载重30t以上。因此，自重较大一定程度上限制了它的使用。

哈尔滨第一机械集团有限公司的“蟒式”全地形履带车采用的是一种三自由度铰接机构。这种铰接机构不仅能够实现车辆的水平转向和较大角度俯仰，而且能够实现前后车体的相对转动。该铰接机构已经成功应用于“蟒式”30t、5t、3t系列全地形履带车产品上。但是该铰接机构结构本身决定了其质量较大，不满足工程机械领域的轻量化需求，也不再适用于2t及1.5t全地形履带车辆。

技术实现要素：

本实用新型提供一种全地形履带车辆的轻型铰接机构，以解决目前铰接机构存在的其质量较大，不满足工程机械领域的轻量化需求的问题。

本实用新型采取的技术方案是：铰接支架与铰接支座通过双层销轴三和双层销轴四铰接；转向油缸一与铰接支架通过双层销轴一铰接，转向油缸二与铰接支架通过双层销轴二铰接；俯仰油缸一端与铰接支座通过双层销轴五铰接、另一端与铰接支架通过双层销轴六铰接；转向固定支座一和转向固定支座二分别与铰接支架铰接，转向油缸支座一和转向油缸一铰接，转向油缸支座二与转向油缸二铰接。

所述铰接支架的结构是：支架横板与支架立板固定连接，转向从动支座一和转向从动支座二分别与支架立板固定连接，将俯仰从动支座一和俯仰从动支座二分别与支架横板固定连接，支架加强套分别与支架横板和支架立板预留的孔固定连接。

所述铰接支座的结构是：俯仰固定支座一和俯仰固定支座二分别与铰接支座圆筒固定连接，两块支座立板与铰接支座圆筒固定连接，两块支座加强板分别与支座立板和俯仰固定支座一或俯仰固定支座二固定连接，三角筋分别与两块支座立板内部固定连接，两个支座加强套分别与两块支座立板预留的孔固定连接，自润滑轴承装配到铰接支座圆筒上止口位置。

所述双层销轴一、双层销轴二、双层销轴五及双层销轴六是同一种销轴，双层销轴三和双层销轴四是同一种销轴，这两种销轴结构相同，其中双层销轴一结构是，支撑销轴套接在紧固销轴外部，垫圈一和垫圈二位于支撑销轴两端，螺母与紧固销轴一端螺纹连接。

本实用新型的优点是结构新颖，轻量化效果显著。铰接支架整体采用箱体结构，共由大小六个箱体结构组成。铰接支座部分采用箱体结构，由铰接圆筒及三个箱体结构组成。箱体结构突出的特点就是抗弯及抗扭能力比较强，并且在承受载荷一致的情况下与其它的结构比较，壁厚要薄很多。本实用新型提供的全地形履带车的轻型铰接机构要比同载重量的其它全地形履带车铰接机构轻40kg左右，所采用的薄板式箱体结构能够满足复杂工况使用要求，轻量化效果显著。

三自由度设计使全地形履带车通过能力更强。三自由度铰接机构克服了单自由度及二自由度铰接机构的许多缺点，不仅能够实现车辆的水平转向和较大角度俯仰，而且能够实现前后车体之间的相对转动。这样铰接机构本身不再承受来自前后车体之间的相对扭转载荷，使全地形履带车辆不仅能够适应更加复杂的地形条件，越障越壕能力更强，而且更有利于铰接机构自身的轻量化。

双层销轴设计使铰接机构工作更加稳定可靠。本铰接机构薄钢板上的推力油缸铰点采用了双层销轴的定位夹紧方式，一方面起到了推力油缸销轴的传力作用，使前后两节车体能够实现转向运动或者俯仰运动，另一方面也能够有效的防止铰接支架被压变形或者推力油缸被压死锁止而导致铰接机构无法正常工作，提高了铰接机构工作的可靠性，见图7。

零部件机械加工工艺更加简单。现有铰接机构主要零部件是以锻造工艺为主，车钳洗刨磨及焊接工艺为辅，工艺路线复杂而繁琐。本铰接机构主要组成部件铰接支架和铰接支座是由钢板焊接而成，只有少数固定支座需要锻造，对钢板进行机械加工只涉及焊工和铣工两个工种，工艺内容更加简单。

为将来2t和1.5t全地形履带车的铰接机构开发奠定基础。由于现有铰接机构的结构设计使其铰接支架和铰接支座只能是锻造的实体结构，就决定了它不可能通过结构本身大幅度降低自重，也就不再适用于3t以下的全地形履带车辆。本铰接机构的铰接支架和铰接支座是由钢板焊接而成，可以通过削减板厚来大幅降低自重，从而适用于更加轻型的全地形履带车辆。在本铰接机构的基础上配合有限元计算以及样机实验，可以较为容易的开发出2t和1.5t全地形履带车铰接机构。

节约研发试验成本。一方面由于制造工艺更为简单，生产效率将显著提高，产品合格率也会有提升，产品研发成本就会有所降低；另一方面可以在同一平台基础上开发2t和1.5t全地形履带车辆的铰接机构，配合有限元结构计算就可以减少样机数量，进而节约试验成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型铰接支架的构示意图；

图4是本实用新型铰接支架的剖视图；

图5是本实用新型铰接支座的构示意图；

图6是本实用新型铰接支座的剖视图；

图7是图2的B-B剖视图；

图8是图2的A-A剖视图。

具体实施方式

铰接支架1与铰接支座2通过双层销轴三12和双层销轴四13铰接；转向油缸一3与铰接支架1通过双层销轴一10铰接，转向油缸二8与铰接支架1通过双层销轴二11铰接；俯仰油缸9一端与铰接支座2通过双层销轴五14铰接、另一端与铰接支架1通过双层销轴六15铰接；转向固定支座一5和转向固定支座二6分别与铰接支架1铰接，转向油缸支座一4和转向油缸一3铰接，转向油缸支座二7与转向油缸二8铰接，见图1。

铰接支架1的结构是：支架横板101与支架立板102固定连接，转向从动支座一103和转向从动支座二104分别与支架立板102固定连接，将俯仰从动支座一105和俯仰从动支座二106分别与支架横板101固定连接，支架加强套107分别与支架横板101和支架立板102预留的孔固定连接。

铰接支座2的结构是：俯仰固定支座一203和俯仰固定支座二204分别与铰接支座圆筒201固定连接，两块支座立板205与铰接支座圆筒201固定连接，两块支座加强板206分别与支座立板205和俯仰固定支座一203或俯仰固定支座二204固定连接，三角筋207分别与两块支座立板205内部固定连接，两个支座加强套208分别与两块支座立板205预留的孔固定连接，自润滑轴承202装配到铰接支座圆筒201上止口位置6。

双层销轴的结构是：双层销轴一10、双层销轴二11、双层销轴五14及双层销轴六15是同一种销轴，双层销轴三12和双层销轴四13是同一种销轴，这两种销轴连接关系一致，故只以双层销轴一10为例进行说明，见图7，支撑销轴1004套接在紧固销轴1003外部，垫圈一1002和垫圈二1005位于支撑销轴1004两端，螺母1001与紧固销轴1003一端螺纹连接。这样既起到了推力油缸销轴的传力作用，也能有效的防止铰接支架钢板被压变形或者推力油缸被压死锁止而导致铰接机构无法正常工作。

工作原理：

①转向运动：全地形履带车辆在转向时，转向油缸一3和转向油缸二8分别提供车辆转向所需的推力和拉力。在油缸推拉力的作用下，前车体及转向固定支座一5和转向固定支座二6将会围绕铰接支架1、铰接支座2及后车体在水平面内转过一个角度，完成转向运动。本铰接机构通过油缸推拉力实现主动转向，转向过程中转矩较为稳定，整个转向运动较为平顺，并且与其它履带车辆相比，转弯半径更小，转向机动性更好。转向运动铰点位置见图1和图7。

②俯仰运动：全地形履带车辆在俯仰时，俯仰油缸9提供俯仰运动所需的拉力，在油缸拉力的作用下，前车体及铰接支架1将会围绕铰接支座2及后车体在竖直平面内转过一个角度，完成俯仰运动。在全地形履带车辆跨越壕沟及障碍物时，首先做仰头动作，然后闭锁油缸，在前车跨越壕沟或障碍物之后再做低头动作，从而跨越比前车体更长的壕沟，以及爬过更高的障碍物。俯仰运动铰点位置见图2和图8。

③扭转运动：全地形履带车辆在复杂地形条件行驶时，在前后车体受到不同外力作用下，前车体将随着铰接机构的铰接支座圆筒201围绕后车体的铰接圆筒转过一个角度，完成前后车体之间的相对扭转运动，见图6。通过前后车体之间的扭转运动，可以使全地形履带车辆的履带与地面保持更好的接触状态，减小接地比压，提高其在复杂地面条件的通过性。