一种仿生型自适应平衡的林用底盘铰接装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铰接装置，具体涉及一种仿生型自适应平衡的林用底盘铰接装置，属于林用车辆底盘技术领域。
【背景技术】
[0002]中国国土面积大，森林覆盖面积广，林区作业场合多。林用车辆是一种适应林区环境的载人运货特种装备，然而林区地形复杂，地面也因土丘、坡道、沟壑和沼泽多见而变得崎岖不平，使得行走其中的林用车辆容易出现翻车、转向失稳和物资脱落等问题，在越野性能和稳定性等方面给林用车辆提出了很高的设计要求。
[0003]铰接装置是林用车辆前车和后拖之间的连接机构，属于林用车辆的“腰部”，要求有连接强度高、转向灵活和可调平衡等功能。目前常见机构有机械连接销轴和销轴配合调平衡液压缸两种机构，前者具有调平衡性能差和噪音大等不足，后者需要配备复杂的液压系统，转向灵活性和造价上存有不足。
[0004]因此设计一种具有负重能力强、蛇行灵活稳定性和自适应平衡等高性能的林用车辆底盘铰接新装置是非常必要的。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种仿生型自适应平衡的林用底盘铰接装置，采用三级缓冲，实现对整车行驶的有效缓冲，保证其行驶过程中的平衡稳定性，并提高其对路况的适应能力。
[0006]一种仿生型自适应平衡的林用底盘铰接装置，该铰接装置包括后底架、仿生双球铰和前底架，其中后底架和前底架的中心均加工有通孔，两者之间通过仿生双球铰连接；
[0007]所述仿生双球铰包括胫骨、股骨和关节软组织；关节软组织包括外聚氨酯层、过渡球层和内聚氨酯层，三者为半径依次缩小、不完整的球形腔体，其中股骨为空腔结构，胫骨的头部为球体，其半径小于内聚氨酯层半径；
[0008]所述内聚氨酯层、过渡球层和外聚氨酯层依次套装在腔骨头部的球体上，套装后的胫骨整体设置在股骨的腔体内并漏出尾部；仿生双球铰通过胫骨和股骨的尾部设置在后底架和前底架的通孔上。
[0009]所述股骨为圆弧矩形柱体，其沿轴向加工有纵截面为弧矩形的囊腔，外聚氨酯层与囊腔的圆角配合，并能在囊腔内实现最大距离为15_的直线移动。
[0010]所述胫骨的中部为锥体；股骨囊腔的内壁沿轴向对称加工有两道平行滑槽；胫骨和股骨的圆周面上均沿轴向加工有通孔，通孔内设置销轴，两者的尾部均沿轴向延伸形成尾托；
[0011]所述仿生双球铰还包括环形韧带，其为环形结构，端面沿轴向延伸形成锥体，圆周面对称向外延伸形成滑块；环形韧带的锥体端套装在胫骨的球头上，并与胫骨的尾托位置相对应，其上的滑块能与股骨囊腔内壁的滑槽滑动配合。
[0012]所述过渡球层球体的被截部分大于内聚氨酯，两者之间为有缝嵌套，缝隙之间添加润滑剂。
[0013]所述前底架上加工有凹槽，所述胫骨的圆周面沿轴向向外延伸形成突起，突起上加工有螺纹孔；
[0014]所述铰接装置还包括牛角缓冲器，其包括连接轴、外控制钮、活塞连杆、密封装置、活塞、液压油和腔体，其中腔体为一端开口一端封闭的弧形腔体；活塞和外控制钮上分别加工有通槽；
[0015]活塞设置在腔体内腔，外控制钮活动设置在腔体的开口端，两者之间还通过密封装置进行密封连接，活塞和外控制钮上的通槽位置相对应，并设置有活塞连杆，外控制钮上设置有调节轴，腔体的内腔还充满液压油；牛角缓冲器通过调节轴与胫骨突起的螺纹孔螺纹连接，并通过腔体的封闭端设置在前底架的凹槽内。
[0016]所述活塞和外控制钮上分别加工有三道且两两互成120°的弧形通槽，活塞的中心还对称加工有喇叭形通孔；相对的弧形通槽之间均设置有活塞连杆，活塞的弧形通槽内还设置有调节扇叶，调节扇叶穿过活塞连杆。
[0017]采用两个牛角缓冲器对称设置，前底架上对称加工有凹槽，胫骨的圆周面上对称形成带有螺纹孔的突起。
[0018]所述腔体的封闭端通过缓冲气囊副设置在前底架的凹槽内。
[0019]所述缓冲气囊副包括缓冲气囊和气囊安装座，缓冲气囊呈环状，其中心加工有通孔与腔体配合；前底架的凹槽为纵截面为弧矩形的凹槽，缓冲气囊通过气囊安装座设置在凹槽内，气囊安装座外形尺寸与凹槽相配合。
[0020]所述后底架和前底架均为底部敞口的框架结构，两者的前部均为梯形，后部为矩形，且两者的顶面加工有通孔，前底架的两个梯形面上对称加工有纵截面为弧矩形的凹槽。
[0021]有益效果:
[0022](I)本发明提高了林用车辆的曲线通过性能和路况适应能力。前后底架通过仿生球铰连接，通过球体腔与球体相互嵌套，后底架以铰接点为支点可在空间中旋转并允许做小范围的直线移动，实现了在不平整路段对整车行驶的有效缓冲，即提高其曲线通过性能，又提高了其对路况的适应能力。
[0023](2)本发明可大幅度的简化车辆整体构型并减小整车工作中的噪声。仿生球铰链利用内外聚氨酯层的软基体薄层的弹性形变实现缓冲，可摆脱复杂的液压装置、机械铰接和转向架，精简了整车构型。添加润滑油配合聚氨酯的形变也可减小铰接部分的摩擦和碰撞，从而降低林用车辆行驶时的噪声。另外，通过不定期更换聚氨酯和添加润滑油，确保整车处于在一个正常的工作状态，也能提高林用车辆的使用寿命。
[0024](3)本发明还对称设置有牛角缓冲器实现牛角缓冲，其一端固定在仿生双球铰，另一端固定在前底架上。活塞在活塞连杆拉动情况下，液压油发挥阻碍缓冲作用，确保了车辆转弯时的平稳性，减小了后底架对前底架的反作用力，也保证了整车在行驶时的可靠性，且结构简单有效。
[0025](4)本发明还设置有缓冲气囊副实现气囊缓冲，设置在前底架的凹槽上，从而完成了整个装置的三级缓冲，即软基组织缓冲、牛角缓冲和气囊缓冲。三级缓冲的缓冲效果能够有效可靠地保证整车在工作过程中平稳性，减少不必要的碰撞和摩擦，降低动力传递过程中的能量损耗，提高整车的使用寿命。
【附图说明】
[0026]图1是本发明铰接装置的轴测爆炸图。
[0027]图2是本发明仿生双球铰的轴测爆炸图。
[0028]图3是本发明牛角缓冲器的局部剖视图。
[0029]图4是本发明调节扇叶的孔径调节原理图。
[0030]图5是本发明缓冲气囊副的安装示意图。
[0031]其中，1-后底架2-仿生双球铰3-前底架4-缓冲气囊副5-牛角缓冲器6_股骨7-外聚氨酯层8-过渡球层9-销轴10-胫骨11-环形韧带12-内聚氨酯层13-调节轴14-外控制钮15-密封装置16-活塞连杆17-活塞18-液压油19-腔体20-调节扇叶21-缓冲气囊22-气囊安装座。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0033]如附图1所示，本发明提供了一种仿生型自适应平衡的林用底盘铰接装置，该铰接装置包括后底架1、仿生双球铰2、前底架3、缓冲气囊副4和牛角缓冲器5。装置整体设三级缓冲副，分别是关节软组织中的软基缓冲、牛角缓冲和气囊缓冲，三者相辅相成，从而实现了林用底盘的自适应平衡。
[0034]所述后底架I和前底架3均为底部敞口的框架结构，两者的前部均为梯形，后部为矩形，且两者的顶面上均加工有通孔，前底架3的两个梯形面上还对称加工有纵截面为圆弧矩形的凹槽。
[0035]后底架I和前底架3对称设置并通过仿生双球铰2连接，两者的开口端向外，仿生双球铰2上对称设置有牛角缓冲器5，每个牛角缓冲器5的一端固定在仿生双球铰2上，另一端通过缓冲气囊副4设置在在前底架3的凹槽内。
[0036]如图2所示，仿生双球铰2仿生于人的膝关节，其包括胫骨10、销轴9、股骨6、环形韧带11和关节软组织，其中关节软组织包括外聚氨酯层7、过渡球层8和内聚氨酯层12，两者采用耐磨性能优越的聚氨酯材料。
[0037]所述胫骨10的头部为球体，中部为锥体，尾部为多节圆柱体，其最外节圆柱体的直径最大作为尾托，尾部圆周面沿轴向加工有通孔用于安放销轴9。在不干涉的条件下，胫骨10的尾部圆周面上还沿轴向向外延伸形成两柱型突起，两柱型突起上各开有螺纹孔，用于实现牛角缓冲器5上调节轴13的安装和定位。
[0038]所述股骨6为圆弧矩形柱，其圆周面上也沿轴向加工有通孔用于安放销轴9，尾部也形成尾托，股骨6上沿轴向加工有纵截面为圆弧矩形的囊腔，囊腔刚好容纳外聚氨酯层7，即外聚氨酯层7与圆角配合，并允许外聚氨酯层7在囊腔中做最大距离为15mm的直线滑动，囊腔内壁沿径向对称加工有两道平行滑槽。
[0039]上述中，两道平行滑槽的底面之间的距离大于外聚氨酯层7的外侧直径，但小于囊腔在纵截面上的最长直线距离(外聚氨酯层7外侧直径D+15mm)，这样可以防止环形韧带11从股骨6脱落。
[0040]所述环形韧带11为环形结构，其端面沿轴向延伸形成锥体，圆周面对称向外形成滑块，并能够与股骨6内的两道平行滑槽配合，即通过滑槽实现与股骨6的连接并实现在股骨6中的移动。
[0041]仿生双球铰2中各部件的安装关系如下:
[0042]胫骨10由内而外穿过后底架I的通孔，通过其尾托和销轴9实现了胫骨10与后底架I的固定。股骨6由内而外穿过前底架3的通孔，也通过其尾托和中部贯通的销轴9实现了股骨6与前底架3的固定。
[0043]内聚氨酯层12、过渡球层8和外聚氨酯层7是半径值逐渐变大、不完整的球形腔体，三者依次嵌套在胫骨10的球头上，嵌套后的胫骨10整体设置在股骨6的囊腔内。利用软基体薄层的弹性形变，将内聚氨酯层12套于胫骨10的球头上，作为下层关节软组织。同理实现外聚氨酯层7与过渡球层8的嵌套，外聚氨酯层7作为上层关节软组织。过渡球层8为金属体，过渡球层8球体的被截部分大于内聚氨酯12，即实现过渡球层8与内聚氨酯层12的有缝嵌套，两者之间的缝隙用于添加润滑剂，从而形成双球铰的模型。环形韧带11的锥体套装在胫骨10的球头上。
[0044]上述中，在关节软组织中金属层与金属层(即胫骨10的球头与过渡球层8)两硬基之间用软基材料即内聚氨酯层1