一种取力于车轮的多关节运动机构

1.本实用新型涉及行走机构技术领域，具体涉及一种取力于车轮的多关节运动机构。


背景技术：

2.轮式车辆或者履带式车辆，在崎岖不平的路段时尤其是山区行走时，会因自身适应能力差而行走不变，此时采取的办法就是需要辅助的行走机构将其运过这一路段。鉴于人和动物的行走特性，人们研究一些仿动物的行走机械。这类机械因具有良好的地面适应能力和优越的可操作性，常被应用于特殊路面上。但是这类机械动力源是一问题，现有的一般是自备动力装置或者在运载平台上搭载动力装置，使动力系统和操纵控制系统设计冗余较大。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型提供一种基于轮式车辆的取力于车轮的多关节运动机构。通过从承载的车辆车轮上获得动力，驱动机构动作，从而实现车辆的承载和行走的功能。
4.本实用新型所采取的技术方案如下：一种取力于车轮的多关节运动机构，包括基节、大杆、小杆、弹性联轴器、一级传动装置、二级传动装置、三级传动装置；
5.所述一级传动装置通过弹性联轴器与车轮驱动连接；
6.所述基节与所述一级传动装置驱动连接；
7.所述大杆与所述二级传动装置驱动连接；
8.所述小杆与所述三级传动装置驱动连接；
9.所述大杆的一端通过转轴与基节铰接，另一端通过转轴与小杆铰接。
10.进一步地：
11.所述一级传动装置的输出端与二级传动装置的输入端连接，所述二级传动装置的输出端与三级传动装置的输入端连接。
12.进一步地：
13.所述一级传动装置上设置有输入轴一、中间轴一、中间轴二、输出轴一、输出轴二、传动轴一；
14.所述输入轴一上设置有齿轮一、齿轮二；
15.所述中间轴一上设置有锁止装置三、齿轮四、齿轮五、齿轮六，同时设置有离合器一、离合器二，离合器一设置在锁止装置三和齿轮四之间，离合器二设置在齿轮五和齿轮六之间；
16.所述中间轴二上设置有齿轮七、齿轮八；
17.所述输出轴一上设置有齿轮九、锥齿轮十三；
18.所述输出轴二为空心轴，与输出轴一同轴，并套在输出轴一上；
19.所述输出轴二上设置有齿轮十、齿轮十一和锥齿轮十二；
20.所述传动轴一ⅵ安装在基节上，传动轴一上设置有锥齿轮十四、锥齿轮十五、齿轮十六；
21.齿轮一和齿轮九啮合，齿轮二和齿轮四啮合，齿轮五和齿轮十啮合，齿轮六和齿轮七啮合，齿轮八和齿轮十一啮合，锥齿轮十四和锥齿轮十三啮合，锥齿轮十五和锥齿轮十二啮合，锥齿轮十五固定在基节上。
22.进一步地：
23.所述二级传动装置上设置有：输入轴二、中间轴三、中间轴四、中间轴五、中间轴六、输出轴三、输出轴四、传动轴二、传动轴三；
24.所述输入轴二上设置有齿轮十七、齿轮二十一和齿轮二十二；
25.所述中间轴三上设置有齿轮十八和锥齿轮十九；
26.所述中间轴四上设置有齿轮二十三、齿轮二十四和锥齿轮二十五；
27.所述中间轴五上设置有锁止装置二十六、齿轮二十七、齿轮二十八和齿轮二十九，同时设置有离合器三、离合器四，离合器三设置在锁止装置二十六和齿轮二十七之间，离合器四设置在齿轮二十八和齿轮二十九之间；
28.所述中间轴六固定在传动装置箱体上，轴上设置有齿轮三十和齿轮三十一；
29.所述输出轴三上设置有锥齿轮三十二和同步带轮三十三，所述同步带轮三十三通过同步带一与同步带轮三十四连接，所述同步带轮三十四设置在传动轴二上，传动轴二通过键与大杆连接；
30.所述输出轴四上设置有锥齿轮二十和同步带轮三十五，所述同步带轮三十五通过同步带二与同步带轮三十六连接，所述同步带轮三十六设置在传动轴三上；
31.所述传动轴三设置在大杆轴孔内，在大杆轴孔内自由转动，传动轴三上设置有同步带轮三十七；
32.所述大杆通过传动轴二和传动轴三与基节铰接；
33.所述齿轮十七和齿轮十六啮合，齿轮十八和齿轮二十一啮合，锥齿轮十九和锥齿轮二十啮合，齿轮二十二和齿轮二十七啮合，齿轮二十三和齿轮二十八啮合，齿轮二十四和齿轮三十一啮合，锥齿轮二十五和锥齿轮三十二啮合，齿轮二十九和齿轮三十啮合。
34.进一步地：
35.所述三级传动装置设置有：输入轴三、中间轴七、输出轴五、传动轴四；
36.所述输入轴三上设置有同步带轮三十八、齿轮三十九和齿轮四十；
37.所述中间轴七上设置有齿轮四十一、齿轮四十二；
38.所述输出轴五上设置有齿轮四十三、齿轮四十四、锁止装置四十五和同步带轮四十六，同时设置有离合器五和离合器六，离合器五设置在齿轮四十三和齿轮四十四之间，离合器六设置在齿轮四十四和锁止装置四十五之间；
39.所述同步带轮三十八通过同步带三与同步带轮三十七连接，齿轮三十九和齿轮四十一啮合，齿轮四十和齿轮四十四啮合，齿轮四十二和齿轮四十三啮合；
40.所述传动轴四上设置有同步带轮四十七，同步带轮四十七通过同步带四与同步带轮四十六连接；
41.所述传动轴四与小杆连接，小杆随传动轴四转动，小杆通过传动轴四与大杆铰接。
42.与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
43.1、本实用新型提供的取力于车轮的多关节运动机构，以所承载的车辆车轮转动的机械能为动力源，为机构提供驱动力，减少动力系统设计冗余。
44.2、本实用新型提供的取力于车轮的多关节运动机构，行走控制操纵简单，通过控制动力传递系统的合与断，就能控制机构的行走步态，通过控制车辆的油门开度，就能控制步行速度。
附图说明
45.图1为根据本实用新型实施例示出的机构拆解图；
46.图2为根据本实用新型实施例示出的一级传动装置与基节的连接示意图；
47.图3为根据本实用新型实施例示出的关节结构图；
48.图4为根据本实用新型实施例示出的关节传动原理图。
49.图中：
50.1-基节；2-大杆；3-小杆；d1-一级传动装置；d2-二级传动装置；d3-三级传动装置；
51.ⅰ‑
输入轴一；
ⅱ‑
中间轴一；
ⅲ‑
中间轴二；
ⅳ‑
输出轴一；
ⅴ‑
输出轴二；
ⅵ‑
传动轴一；
ⅶ‑
输入轴二；
ⅷ‑
中间轴三；
ⅸ‑
中间轴四；
ⅹ‑
中间轴五；
ⅺ‑
中间轴六；
ⅻ‑
输出轴三；x
ⅲ‑
输出轴四；x
ⅳ‑
传动轴二；x
ⅴ‑
传动轴三；x
ⅵ‑
输入轴三；x
ⅶ‑
中间轴七；x
ⅷ‑
输出轴五，x
ⅸ‑
传动轴四；
52.g1-齿轮一；g2-齿轮二；g3-锁止装置三；g4-齿轮四；g5-齿轮五；g6-齿轮六；g7-齿轮七；g8-齿轮八；g9-齿轮九；g10-齿轮十；g11-齿轮十一；g12-锥齿轮十二；g13-锥齿轮十三；g14-锥齿轮十四；g15-锥齿轮十五；g16-齿轮十六；g17-齿轮十七；g18-齿轮十八；g19-锥齿轮十九；g20-锥齿轮二十；g21-齿轮二十一；g22-齿轮二十二；g23-齿轮二十三；g24-齿轮二十四；g25-锥齿轮二十五；g26-锁止装置二十六；g27-齿轮二十七；g28-齿轮二十八；g29-齿轮二十九；g30-齿轮三十；g31-齿轮三十一；g32-锥齿轮三十二；g33-同步带轮三十三；g34-同步带轮三十四；g35-同步带轮三十五；g36-同步带轮三十六；g37-同步带轮三十七；g38-同步带轮三十八；g39-齿轮三十九；g40-齿轮四十；g41-齿轮四十一；g42-齿轮四十二；g43-齿轮四十三；g44-齿轮四十四；g45-锁止装置四十五；g46-同步带轮四十六；g47-同步带轮四十七；
53.b1-同步带一；b2-同步带二；b3-同步带三；b4-同步带四；
54.c1-离合器一；c2-离合器二；c3-离合器三；c4-离合器四；c5-离合器五；c6-离合器六。
具体实施方式
55.下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
56.如图1、图2所示，本实用新型提供一种取力于车轮的多关节运动机构，该机构包括基节1、大杆2、小杆3、弹性联轴器4、一级传动装置d1、二级传动装置d2、三级传动装置d3。
57.大杆2的一端通过转轴与基节1铰接，大杆2的另一端通过转轴与小杆3铰接，由此构成关节结构；弹性联轴器4一端通过固定螺栓6与车轮5中心连接，另一端与一级传动装置d1的输入端连接；一级传动装置d1的输出端驱动连接基节1，一级传动装置d1的输出端同时连接二级传动装置d2的输入端，二级传动装置d2的输出端驱动连接大杆2，二级传动装置d2
的输出端同时连接三级传动装置d3的输入端，三级传动装置d3的输出端驱动连接小杆3。
58.当车轮5旋转时，其动力传递到一级传动装置d1，在一级传动装置d1的作用下驱动基节运动，同时通过一级传动装置d1还能将动力传递到二级传动装置d2，在二级传动装置d2的作用下驱动大杆2运动，同时通过二级传动装置d2还能将动力传递到三级传动装置d3，在三级传动装置d3的作用下驱动小杆3运动。基节1、大杆2、小杆3都可以实现绕转轴的摆动。
59.本实用新型中，选择橡胶的弹性联轴器4，具有能够适应车轮与一级传动装置输入轴不同轴的情况和抗振动的作用，当车轮与一级传动装置输入轴不同轴时，能保证动力传输的柔顺性。也可采用其他适应车轮与传动装置输入轴不同轴的情况和抗振动功能的连接装置，例如轮胎联轴器等。
60.具体地，一级传动装置的结构为：
61.一级传动装置d1上设置有：输入轴一ⅰ、中间轴一ⅱ、中间轴二ⅲ、输出轴一ⅳ、输出轴二
ⅴ
、传动轴一ⅵ。
62.所述输入轴一ⅰ上设置有齿轮一g1和齿轮二g2。
63.所述中间轴一ⅱ上设置有锁止装置三g3、齿轮四g4、齿轮五g5、齿轮六g6，同时设置有离合器一c1和离合器二c2，离合器一c1设置在锁止装置三g3和齿轮四g4之间，离合器二c2设置在齿轮五g5和齿轮六g6之间。本实用新型中锁止装置是指固定在传动装置箱体上的一个挡块，可以是一个固定不动的齿轮。
64.所述中间轴二ⅲ上设置有齿轮七g7和齿轮八g8。
65.所述输出轴一ⅳ上设置有齿轮九g9和锥齿轮十三g13。
66.所述输出轴二
ⅴ
为空心轴，与输出轴一ⅳ同轴，并套在输出轴一ⅳ上。
67.所述输出轴二
ⅴ
上设置有齿轮十g10、齿轮十一g11和锥齿轮十二g12。
68.所述传动轴一ⅵ安装在基节上，传动轴一ⅵ上设置有锥齿轮十四g14、锥齿轮十五g15、齿轮十六g16。
69.齿轮一g1和齿轮九g9啮合，齿轮二g2和齿轮四g4啮合，齿轮五g5和齿轮十g10啮合，齿轮六g6和齿轮七g7啮合，齿轮八g8和齿轮十一g11啮合。
70.锥齿轮十四g14和锥齿轮十三g13啮合，锥齿轮十五g15和锥齿轮十二g12啮合，锥齿轮十五g15固定在基节上。
71.具体地，二级传动装置的结构为：
72.二级传动装置d2上设置有：输入轴二ⅶ、中间轴三
ⅷ
、中间轴四
ⅸ
、中间轴五
ⅹ
、中间轴六
ⅺ
、输出轴三
ⅻ
、输出轴四xⅲ、传动轴二xⅳ、传动轴三xv。所述输入轴二ⅶ上设置有齿轮十七g17、齿轮二十一g21和齿轮二十二g22。
73.所述中间轴三
ⅷ
上设置有齿轮十八g18和锥齿轮十九g19。
74.所述中间轴四
ⅸ
上设置有齿轮二十三g23、齿轮二十四g24和锥齿轮二十五g25。
75.所述中间轴五
ⅹ
上设置有锁止装置二十六g26、齿轮二十七g27、齿轮二十八g28和齿轮二十九g29，同时设置有离合器三c3和离合器四c4，离合器三c3设置在锁止装置二十六g26和齿轮二十七g27之间，离合器四c4设置在齿轮二十八g28和齿轮二十九g29之间。
76.所述中间轴六
ⅺ
固定在箱体上，轴上设置有齿轮三十g30和齿轮三十一g31。
77.所述输出轴三
ⅻ
上设置有锥齿轮三十二g32和同步带轮三十三g33。所述同步带轮
三十三g33通过同步带一b1与同步带轮三十四g34连接，所述同步带轮三十四g34设置在传动轴二xⅳ上，传动轴二xⅳ通过键与大杆连接。
78.所述输出轴四xⅲ上设置有锥齿轮二十g20和同步带轮三十五g35。所述同步带轮三十五g35通过同步带二b2与同步带轮三十六g36连接。所述同步带轮三十六g36设置在传动轴三xv上，所述传动轴三xv设置在大杆轴孔内，与大杆周向自由，可在大杆的轴孔内自由转动，传动轴三xv上还设置有同步带轮三十七g37。
79.大杆2通过传动轴二xⅳ和传动轴三xv与基节1铰接。
80.所述齿轮十七g17和齿轮十六g16啮合，齿轮十八g18和齿轮二十一g21啮合，锥齿轮十九g19和锥齿轮二十g20啮合，齿轮二十二g22和齿轮二十七27啮合，齿轮二十三g23和齿轮二十八g28啮合，齿轮二十四g24和齿轮三十一g31啮合，锥齿轮二十五g25和锥齿轮三十二g32啮合，齿轮二十九g29和齿轮三十g30啮合。
81.具体地，三级传动装置的结构为：
82.三级传动装置d3上设置有：输入轴三xⅵ、中间轴七xⅶ、输出轴五x
ⅷ
、传动轴四x
ⅸ
。
83.所述输入轴三xⅵ上设置有同步带轮三十八g38、齿轮三十九g39和齿轮四十g40。
84.所述中间轴七xⅶ上设置有齿轮四十一g41和齿轮四十二g42。
85.所述输出轴五x
ⅷ
上设置有齿轮四十三g43、齿轮四十四g44、锁止装置四十五g45和同步带轮四十六g46，同时设置有离合器五c5和离合器六c6，离合器五c5设置在齿轮四十三g43和齿轮四十四g44之间，离合器六c6设置在齿轮四十四g44和锁止装置四十五g45之间。
86.输入轴三xⅵ上的同步带轮三十八g38通过同步带三b3与同步带轮三十七g37连接，齿轮三十九g39和齿轮四十一g41啮合，齿轮四十g40和齿轮四十四g44啮合，齿轮四十二g42和齿轮四十三g43啮合。
87.所述传动轴四x
ⅸ
上设置有同步带轮四十七g47，同步带轮四十七g47通过同步带四b4与同步带轮四十六g46连接。
88.所述传动轴四x
ⅸ
与小杆连接，小杆能随传动轴四x
ⅸ
转动，小杆通过传动轴四x
ⅸ
与大杆铰接。
89.通过控制离合器与齿轮/锁止装置的断开或接合，从而控制各部件的运动状态。
90.(1)当离合器一c1与齿轮四g4接合，且离合器二c2与齿轮五g5接合时，基节向前转动，动力传递路线是：车轮5
→
弹性联轴器4
→
输入轴一
ⅰ→
齿轮二g2
→
齿轮四g4
→
中间轴一
ⅱ→
齿轮五g5
→
齿轮十g10
→
输出轴二
ⅴ→
锥齿轮十二g12
→
锥齿轮十五g15
→
基节1。
91.(2)当离合器一c1与齿轮四g4接合，且离合器二c2与齿轮六g6接合时，基节向后转动，动力传递路线是：车轮5
→
弹性联轴器4
→
输入轴一
ⅰ→
齿轮二g2
→
齿轮四g4
→
中间轴一
ⅱ→
齿轮六g6
→
齿轮七g7
→
中间轴二
ⅲ→
齿轮八g8
→
齿轮十一g11
→
输出轴二
ⅴ→
锥齿轮十二g12
→
锥齿轮十五g15
→
基节1。
92.(3)当离合器一c1与锁止装置g3接合，且离合器二c2与齿轮六g6接合时，基节锁止，动力传递路线是：锁止装置三g3
→
中间轴一
ⅱ→
齿轮六g6
→
齿轮七g7
→
中间轴二
ⅲ→
齿轮八g8
→
齿轮十一g11
→
输出轴二
ⅴ→
锥齿轮十二g12
→
锥齿轮十五g15
→
基节1。
93.(4)车轮5经过一级传动装置传递至二级传动装置的动力传递路线是：车轮5
→
弹
性联轴器4
→
一级传动装置的输入轴一
ⅰ→
齿轮一g1
→
齿轮九g9
→
输出轴一
ⅳ→
锥齿轮十三g13
→
锥齿轮十四g14
→
传动轴一
ⅵ→
齿轮十六g16
→
齿轮十七g17
→
二级传动装置的输入轴二ⅶ。
94.此过程不受一级传动装置中离合器一c1和离合器二c2的影响，二级传动装置中离合器的合与断仅控制大杆的转动，即车轮5的动力能够连续传递至大杆2，大杆2动作不受基节1的动作影响。
95.(4.1)当离合器三c3与齿轮二十七g27接合，且离合器四c4与齿轮二十八g28接合时，大杆2向下转动的动力传递路线是：车轮5
→
弹性联轴器4
→
输入轴一
ⅰ→
齿轮一g1
→
齿轮九g9
→
输出轴一
ⅳ→
锥齿轮十三g13
→
锥齿轮十四g14
→
传动轴一
ⅵ→
齿轮十六g16
→
齿轮十七g17
→
输入轴二
ⅶ→
齿轮二十二g22
→
齿轮二十七g27
→
中间轴五
ⅹ→
齿轮二十八g28
→
齿轮二十三g23
→
中间轴四
ⅸ→
锥齿轮二十五g25
→
锥齿轮三十二g32
→
输出轴三
ⅻ→
同步带轮三十三g33
→
同步带一b1
→
齿轮三十四g34
→
传动轴二xiv
→
大杆2。
96.(4.2)当离合器三c3与齿轮二十七g27接合，且离合器四c4与齿轮二十九g29接合时，大杆2向上转动的动力传递路线是：车轮5
→
弹性联轴器4
→
输入轴一
ⅰ→
齿轮一g1
→
齿轮九g9
→
输出轴一
ⅳ→
锥齿轮十三g13
→
锥齿轮十四g14
→
传动轴一
ⅵ→
齿轮十六g16
→
齿轮十七g17
→
输入轴二
ⅶ→
齿轮二十二g22
→
齿轮二十七g27
→
中间轴五
ⅹ→
齿轮二十九g29
→
齿轮三十g30
→
中间轴六
ⅺ→
齿轮二十四g24
→
中间轴四
ⅸ→
锥齿轮二十五g25
→
锥齿轮三十二g32
→
输出轴三
ⅻ→
同步带轮三十三g33
→
同步带一b1
→
齿轮三十四g34
→
传动轴二x
ⅳ→
大杆2。
97.(4.3)当离合器三c3与锁止装置二十六g26接合，且离合器四c4与齿轮二十九g29接合时，大杆2锁止的动力传递路线是：锁止装置二十六g26
→
中间轴五
ⅹ→
齿轮二十九g29
→
齿轮三十g30
→
中间轴六
ⅺ→
齿轮二十四g24
→
中间轴四
ⅸ→
锥齿轮二十五g25
→
锥齿轮三十二g32
→
输出轴三
ⅻ→
同步带轮三十三g33
→
同步带一b1
→
齿轮三十四g34
→
传动轴二x
ⅳ→
大杆2。
98.(5)车轮5的动力经过一级传动装置和二级传动装置至三级传动装置的传递路线是：车轮5
→
弹性联轴器4
→
一级传动装置的输入轴一
ⅰ→
齿轮一g1
→
齿轮九g9
→
输出轴一
ⅳ→
锥齿轮十三g13
→
锥齿轮十四g14
→
传动轴一
ⅵ→
齿轮十六g16
→
齿轮十七g17
→
二级传动装置的输入轴二
ⅶ→
齿轮十八g18
→
锥齿轮十九g19
→
锥齿轮二十g20
→
二级传动装置的输出轴四x
ⅲ→
同步带轮三十五g35
→
同步带二b2
→
同步带轮三十六g36
→
传动轴三xv
→
同步带轮三十七g37
→
同步带三b3
→
同步带轮三十八g38
→
三级传动装置的输入轴三xⅵ。
99.此过程不受一级传动装置中离合器一c1和离合器二c2，以及二级传动装置中离合器三c3和离合器四c4的影响，车轮5的动力能够连续传递至三级传动装置，二级传动装置中离合器的合与断仅控制小杆3的转动，小杆3的转动不受基节1和大杆2转动的影响。
100.(5.1)当离合器五c5与齿轮四十四g44接合时，小杆3向内侧转动的动力传动路线是：车轮5
→
弹性联轴器4
→
输入轴一
ⅰ→
齿轮一g1
→
齿轮九g9
→
输出轴一
ⅳ→
锥齿轮十三g13
→
锥齿轮十四g14
→
传动轴一
ⅵ→
齿轮十六g16
→
齿轮十七g17
→
输入轴二
ⅶ→
齿轮十八g18
→
锥齿轮十九g19
→
锥齿轮二十g20
→
输出轴四x
ⅲ→
同步带轮三十五g35
→
同步带二b2
→
同步带轮三十六g36
→
传动轴三x
ⅴ→
同步带轮三十七g37
→
同步带三b3
→
同步带轮三十八g38
→
输入轴三x
ⅵ→
齿轮四十g40
→
齿轮四十四g44
→
输出轴五x
ⅷ→
同步带轮四十六
g46
→
同步带四b4
→
传动轴四
ⅹⅸ→
小杆3。
101.(5.2)当离合器五c5与齿轮四十三g43接合时，小杆3向外侧转动的动力传动路线是：车轮5
→
弹性联轴器4
→
输入轴一
ⅰ→
齿轮一g1
→
齿轮九g9
→
输出轴一
ⅳ→
锥齿轮十三g13
→
锥齿轮十四g14
→
传动轴一
ⅵ→
齿轮十六g16
→
齿轮十七g17
→
输入轴二
ⅶ→
齿轮十八g18
→
锥齿轮十九g19
→
锥齿轮二十g20
→
输出轴四x
ⅲ→
同步带轮三十五g35
→
同步带二b2
→
同步带轮三十六g36
→
传动轴三xv
→
同步带轮三十七g37
→
同步带三b3
→
同步带轮三十八g38
→
输入轴三x
ⅵ→
齿轮三十九g39
→
齿轮四十一g41
→
齿轮四十三g43
→
输出轴五x
ⅷ→
同步带轮四十六g46
→
同步带四b4
→
传动轴四
ⅹⅸ→
小杆3。
102.(5.3)当离合器五c5与齿轮四十三g43和齿轮四十四g44都断开，且离合器六c6与锁止装置四十五g45接合时，小杆3锁止的动力传动路线是：锁止装置四十五g45
→
输出轴五x
ⅷ→
同步带轮四十六g46
→
同步带四b4
→
传动轴四
ⅹⅸ→
小杆3。