一种具有多行走模式的轮履复合行走装置的制作方法

本实用新型涉及一种车辆多功能行走机构，具体涉及一种具有多行走模式的轮履复合行走装置。

背景技术：

目前传统车辆均使用轮式或履带式单一行走装置，轮式行走机构应用最广，它能够达到较高的运动速度，效率高，转弯灵活，制造成本低，理论技术较成熟，控制简单，但对地面的依赖性较强，由于车轮与地面的接触面积小，接地比压大，易在湿滑和柔软地面上打滑和沉陷，因此，轮式行走机构虽有较高的机动性，但越障爬坡能力有限。履带式行走机构是一种自铺路面形式的行走机构，因此具有以下优点：地面接触面积大，接地比压小，牵引附着性和越野机动性好，最重要的是其越障爬坡能力要优于轮式行走机构，但机动性较差，另外钢制履带对水泥路面的破坏性大，且维修维护成本较高。因此，为了弥补轮式或履带式单一行走装置的缺点，设计将轮式结构、履带式结构优点相互融合的结构是理想之选。

技术实现要素：

为此，本实用新型提供一种具有多行走模式的轮履复合行走装置，用以解决单一行走模式切换问题。

本实用新型所采取的技术方案如下：一种具有多行走模式的轮履复合行走装置，其特征在于：包括变档换速系统、变轴距传动系统、末端定轴传动系统、承载系统、车轮和履带；

所述变档换速系统与所述变轴距传动系统通过齿轮系相连，驱动所述变轴距传动系统绕自身轴线旋转；

所述变档换速系统与所述承载系统通过电磁离合器相连，根据所述电磁离合器的离合状态，控制所述承载系统绕所述变档换速系统轴线旋转，或者不旋转；

所述变轴距传动系统与所述承载系统相连，长度同步可调；

所述变轴距传动系统与所述承载系统各有三套，均呈星型结构布置；

所述变轴距传动系统的末端驱动连接所述末端定轴传动系统，所述末端定轴传动系统绕自身轴线旋转；

所述末端定轴传动系统上安装车轮或者履带，当安装履带时，所述履带同时绕过三套所述末端定轴传动系统。

进一步，所述变速换挡系统，包括主轴，在主轴上安装主轴锥齿轮，所述主轴锥齿轮与所述变轴距传动系统通过锥齿轮啮合连接。

进一步，所述变轴距传动系统具有可伸缩旋转轴，所述可伸缩旋转轴在所述承载系统的带动下调节长度。

进一步，所述变轴距传动系统与所述末端定轴传动系统通过锥齿轮啮合连接。

进一步，所述承载系统设置有气缸/液压缸，所述气缸/液压缸的活塞杆端连接所述变轴距传动系统。

进一步，所述末端定轴传动系统通过一组主、从动齿轮变速传动，与所述从动齿轮同轴安装有联轴器和板孔齿轮，其中在所述联轴器上安装所述车轮，在所述板孔齿轮上安装所述履带。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1.本实用新型与现有技术相比能够实现三种行走方式，分别为轮式行进，履带式行进以及整体滚动行进。

2.本实用新型结构简单，通用性强，功能切换简单便利，将两种传统行进方式相融合，趋避单一行走方式的缺点，融合两种行进方式优点；在平坦硬质路面选择轮式行走，提高行驶速度，降低功率消耗；在松软有障碍路面选择履带式行走，增大接地比压，通过障碍路段；在有较大障碍的路面，可采用整体滚动行进的方式。

3.本实用新型通用性良好，可应用于机器人和工程机械等领域。

附图说明

图1为实施例示出的总体结构示意图。

图2-1为实施例示出的轮式行走机构示意图。

图2-2为实施例示出的履带式行走机构示意图。

图3为实施例示出的变档换速系统结构示意图。

图4为实施例示出的变轴距传动系统结构示意图。

图5为实施例示出的末端定轴传动系统结构示意图。

图6为实施例示出的承载负荷系统结构示意图。

图中：1-变速换挡系统；1.1-主轴；1.2-主轴轴承；1.3-主轴锥齿轮；1.4-主轴套筒；1.5-电磁离合器；1.6-气缸基座；

2-变轴距传动系统；2.1-空心传动轴锥齿轮；2.2-固定螺栓；2.3-空心传动轴；2.4-空心传动轴前轴承；2.5-空心传动轴后轴承；2.6-上轴承套筒；2.7-连接板；2.8-下轴承套筒；2.9-花键轴锥齿轮；2.10垫片；2.11-花键轴；

3-末端定轴传动系统；3.1-固定螺栓；3.2-左挡圈；3.3-左联轴器；3.4-从动轴套筒a；3.5-板孔齿轮a；3.6-前挡板；3.7-下阶梯轴；3.8-从动齿轮；3.9-圆锥滚子轴承；3.10-后挡板；3.11-挡板螺栓；3-12右挡圈；3.13-右联轴器；3.14-从动轴套筒b；3.15板孔齿轮b；3.16-上阶梯轴球轴承；3.17-上阶梯轴；3.18-上阶梯轴锥齿轮；3.19-主动齿轮；

4-承载系统；4.1-气缸；4.2-连杆；4.3-连杆螺栓；

5-壳体；6-车轮；7-履带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述，但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本实用新型技术方案作的唯一限定，凡是在本实用新型技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，实施例提供一种具有多行走模式的轮履复合行走装置，包括变档换速系统1、变轴距传动系统2、末端定轴传动系统3、承载系统4、外壳5、车轮6和履带7。

变档换速系统1位于装置中心，一端通过锥齿轮与变轴距传动系统2相连，另一端通过电磁离合器与承载系统4固连；变轴距传动系统2的系统长度随着承载系统4的系统长度同时增加或减小；变轴距传动系统2的首端与变档换速系统1相连，变轴距传动系统2的末端与末端轴传动系统3相连，末端定轴传动系统3上安装车轮6或者履带7；外壳5用于保护在变轴距传动系统2的外侧和承载系统4的外侧。

该装置可以分为轮式行走和履带式行走两种机构，如果末端定轴传动系统3上装车轮6，不装履带7，则为轮式行走机构，如图2-1所示；如果不装车轮6而装履带7，则为履带式行走机构，如图2-2所示。

轮式行走时，变档换速系统1将动力通过锥齿轮经变轴距传动系统2传递至末端定轴传动系统3，末端定轴传动系统3通过联轴器驱动车轮6转动。

轮履切换时，将车轮6拆下，换上履带7，改变承载系统4和变轴距传动系统2的系统长度对履带进行张紧。

履带式行走时，变档换速系统1将动力通过锥齿轮经变轴距传动系统2传递至末端定轴传动系统3，末端定轴传动系统3通过齿轮组驱动履带7行走。

滚动越障时，变速换挡系统1将动力通过电磁离合器直接传递给承载系统4，在保留原有传动过程的情况下，使整个装置能够绕中心轴线转动，进行越障。

具体地，变档换速系统1、变轴距传动系统2、末端定轴传动系统3、承载系统4主体结构介绍如下：

一、变档换速系统1的结构：

如图3所示，变档换速系统1由主轴1.1、主轴轴承1.2、主轴锥齿轮1.3、主轴套筒1.4、电磁离合器1.5和气缸基座1.6组成。

主轴1.1的驱动力来自于车辆驱动系统。主轴1.1上固定主轴轴承1.2，用于对外壳5限位。主轴1.1上同时还固定主轴锥齿轮1.3和电磁离合器1.5，主轴1.1通过键连接带动主轴锥齿轮1.3和电磁离合器1.5内圈。主轴套筒1.4安装在主轴锥齿轮1.3与电磁离合器1.5之间进行限位。主轴锥齿轮1.3对外与变轴距传动系统2的锥齿轮进行啮合连接。电磁离合器1.5外圈通过销与气缸基座1.6相连，当电磁离合器1.5通电时，电磁离合器内圈与外圈相连接，使电磁离合器1.5外圈带动气缸基座1.6旋转，气缸基座1.6用于安装承载系统4的气缸。

二、变轴距传动系统2的结构：

如图4所示，变轴距传动系统2由空心传动轴锥齿轮2.1、固定螺栓2.2、空心传动轴2.3、空心传动轴前轴承2.4、空心传动轴后轴承2.5、上轴承套筒2.6、连接板2.7、下轴承套筒2.8、花键轴锥齿轮2.9、垫片2.10、花键轴2.11组成。

空心传动轴锥齿轮2.1与变档换速系统1的主轴锥齿轮1.3啮合。空心传动轴2.3通过固定在轴上的空心传动轴前轴承2.4和空心传动轴后轴承2.5对外壳5进行限位。

空心传动轴2.3通过花键与花键轴2.11连接，空心传动轴2.3和花键轴2.11构成可伸缩旋转轴，两轴既可以一同旋转，花键轴2.11也可以沿轴向伸缩；花键轴2.11上放置了推力轴承和轴球轴承，由上轴承套筒2.6和下轴承套筒2.8对轴承进行限位固定，花键轴2.11既可以在轴承内转动传递扭矩，又可以在套筒的外力作用下沿轴向移动，改变总体长度。上轴承套筒2.6和下轴承套筒2.8对接端设置有连接板2.7，通过螺柱连接，连接板2.7通过螺柱与承载系统4固连，所以变轴距传动系统2的系统长度可以由承载系统4决定；花键轴2.11端部安装花键轴锥齿轮2.9，花键轴锥齿轮2.9对外用于与末端定轴传动系统3的锥齿轮啮合，动力从变档换速系统1传向变轴距传动系统2，再传向末端定轴传动系统3。

三、末端定轴传动系统3的结构：

如图5所示，末端定轴传动系统3由固定螺栓3.1、左挡圈3.2、左联轴器3.3、从动轴套筒a3.4、板孔齿轮a3.5、前挡板3.6、下阶梯轴3.7、从动齿轮3.8、圆锥滚子轴承3.9、后挡板3.10、挡板螺柱3.11、右挡圈3.12、右联轴器3.13、从动轴套筒b3.14、板孔齿轮b3.15、上阶梯轴球轴承3.16、上阶梯轴3.17、上阶梯轴锥齿轮3.18和主动齿轮3.19组成。

下阶梯轴3.7上套设有左挡圈3.2、左联轴器3.3、从动轴套筒a3.4、板孔齿轮a3.5、前挡板3.6、从动齿轮3.8、圆锥滚子轴承3.9、后挡板3.10、右挡圈3.12、右联轴器3.13、从动轴套筒b3.14、板孔齿轮b3.15这些件。上阶梯轴3.17上套设有上阶梯轴锥齿轮3.18和主动齿轮3.19。

下阶梯轴3.7上的结构为对称结构，以从动齿轮3.8为中心，左、右侧安装挡圈、联轴器、从动轴套筒、板孔齿轮、挡板。就左侧结构为例来讲，固定螺栓3.1从轴端固定左挡圈3.2，利用左挡圈3.2和从动轴套筒a3.4从两侧对左联轴器3.3进行限位，左联轴器3.3内侧安装从动轴套筒a3.4，利用轴肩和从动轴套筒a3.4对板孔齿轮a3.5进行限位。从动齿轮3.8利用两侧的圆锥滚子轴承3.9限位；前挡板3.6和后挡板3.10通过挡板螺柱3.11连接，整体用于连接上阶梯轴3.17，上阶梯轴3.17通过安装在前挡板3.6和后挡板3.10里的球轴承进行定位。上阶梯轴锥齿轮3.18用于啮合连接轴距传动系统2的花键轴锥齿轮2.9；主动齿轮3.19啮合连接从动齿轮3.8。上阶梯轴锥齿轮3.18与轴距传动系统2的花键轴锥齿轮2.9啮合连接，将动力传递至上阶梯轴3.17；上阶梯轴3.17通过主动齿轮3.19和从动齿轮3.8的啮合带动下阶梯轴3.7转动。下阶梯轴3.7与板孔齿轮a3.5、板孔齿轮b3.15之间采用键连接；在履带式行走时，用板孔齿轮a3.5和板孔齿轮b3.15带动履带7运行。左联轴器3.3和右联轴器3.13安装在下阶梯轴3.7两端，通过左挡圈3.2、右挡圈3.12和固定螺栓3.1固定，在轮式行走时，由联轴器带动车轮6转动。

前挡板3.6通过螺栓与承载系统4连接，使末端定轴传动系统3能够固定在承载系统4上。末端定轴传动系统3可以随着承载系统长度的增加或减小调整与主轴1.1的中心距。

四、承载系统4的结构：

如图6所示，承载系统4由气缸4.1(或液压缸)、连杆4.2和连杆螺栓4.3组成。本实用新型承载系统4采用气缸或液压缸均可，此处采用气缸。气缸4.1安装在变档换速系统1的气缸基座1.6上。连杆4.2焊接在气缸4.1的活塞杆伸出端，通过连杆螺栓4.3与连接板2.7连接，使变轴距传动系统2能够与气缸4.1一起运动。活塞杆尾部通过螺纹连接与末端定轴传动系统3的前挡板3.6上螺纹柱固连，使末端定轴传动系统3能够与气缸4.1一起运动。

该装置的变轴距传动系统2和承载系统4都呈星型结构布局。以主轴1.1为轴心，沿主轴锥齿轮1.3周向呈120°均匀啮合三套呈星型布局的变轴距传动系统2，在气缸基座1.6上连接三套呈星型布局的承载系统4；每一组并排设置的变轴距传动系统2和承载系统4末端都对应连接一套末端定轴传动系统3。因此在装置上会安装有三组车轮6，或者一根由三套末端定轴传动系统3共同支撑的履带7。

轮式行走时，变档换速系统1将动力通过主轴锥齿轮1.3经变轴距传动系统2传递至末端定轴传动系统3，末端定轴传动系统3通过左联轴器3.3、右联轴器3.13及轮毂驱动车轮6转动，其中有两组车轮着地行走。

由轮式行走状态切换至履带式行走状态时，拆卸车轮6，安装履带7。沿气缸基座1.6周向呈120°均匀布置的三个气缸4.1的活塞杆伸出，通过与活塞杆固连的连接板2.7和前挡板3.6使变轴距传动系统2和末端定轴传动系统3与承载系统4一起伸长，实现对履带7的张紧。

履带式行走时，变档换速系统1将动力通过主轴锥齿轮1.3经变轴距传动系统2传递至末端定轴传动系统3，末端定轴传动系统3通过板孔齿轮组驱动履带7行走。

本装置还可以滚动越障，滚动越障时，变速换挡系统1将动力通过电磁离合器1.5直接传递给承载系统4，使承载系统4随轴一起转动，在保留原有传动过程的情况下，使整个装置能够绕中心轴转动，进行越障。