一種全地形履帶車輛的輕型鉸接機構的製作方法

2023-12-04 16:49:21

本實用新型屬於一種全地形履帶車輛的鉸接機構。

背景技術：

全地形履帶車輛通常由前車體、後車體及鉸接機構三部分組成，能夠在雪地、沙漠、沼澤和泥濘叢林等各種地形上行駛，還能夠進行兩棲操作。它對複雜地形的通過能力主要取決於連接前後兩節車體的鉸接機構設計。目前，從機構自由度數目劃分，全地形履帶車輛的鉸接機構主要分為三種：單自由度鉸接機構，即前後兩節車體僅僅能夠實現轉向運動；二自由度鉸接機構，即前後兩節車體能夠實現轉向運動和俯仰運動；三自由度鉸接機構，即前後兩節車體不僅能夠實現轉向運動和俯仰運動，還能實現相對扭轉運動。

瑞典BV206全地形履帶車採用的是一種二自由度鉸接機構。這種鉸接機構能夠實現車輛的水平轉向和小角度俯仰，但是前後兩節車體之間不能相對扭轉，這樣鉸接機構不僅要承受彎曲載荷，還必須承受兩節車體之間的相對扭轉載荷。為此，該鉸接機構主要由鍛造的實心零部件組成，以便滿足各種工況下彎曲和扭轉的強度、剛度、穩定性要求。因此，該鉸接機構的缺點就是自重較大，並且其自由度數目的缺失使得採用該類型鉸接機構的全地形履帶車的通過能力受到限制。

芬蘭NA-140全地形履帶車採用的是一種二自由度鉸接機構。這種鉸接機構能夠實現車輛的水平轉向和較大角度俯仰，實現較大角度俯仰的原因在於該鉸接機構設計了兩個俯仰油缸，分別控制前車俯仰和後車俯仰。但是該鉸接機構同樣不能實現前後兩節車體之間的相對扭轉，也必須同時承受彎曲載荷和扭轉載荷。因此，為了滿足各種工況下其強度、剛度、穩定性要求，該鉸接機構主要由鍛造的實心零部件組成。顯然，該鉸接機構的缺點同樣是自重較大，而且採用該類型鉸接機構的全地形履帶車輛的通過能力依然受到限制。

俄羅斯「騎士」全地形履帶車採用的是一種三自由度鉸接機構。這種鉸接機構不僅能夠實現車輛的水平轉向和較大角度俯仰，而且能夠實現前後車體之間的相對轉動。但是該鉸接機構主要應用於重型全地形履帶車輛，一般載重30t以上。因此，自重較大一定程度上限制了它的使用。

哈爾濱第一機械集團有限公司的「蟒式」全地形履帶車採用的是一種三自由度鉸接機構。這種鉸接機構不僅能夠實現車輛的水平轉向和較大角度俯仰，而且能夠實現前後車體的相對轉動。該鉸接機構已經成功應用於「蟒式」30t、5t、3t系列全地形履帶車產品上。但是該鉸接機構結構本身決定了其質量較大，不滿足工程機械領域的輕量化需求，也不再適用於2t及1.5t全地形履帶車輛。

技術實現要素：

本實用新型提供一種全地形履帶車輛的輕型鉸接機構，以解決目前鉸接機構存在的其質量較大，不滿足工程機械領域的輕量化需求的問題。

本實用新型採取的技術方案是：鉸接支架與鉸接支座通過雙層銷軸三和雙層銷軸四鉸接；轉向油缸一與鉸接支架通過雙層銷軸一鉸接，轉向油缸二與鉸接支架通過雙層銷軸二鉸接；俯仰油缸一端與鉸接支座通過雙層銷軸五鉸接、另一端與鉸接支架通過雙層銷軸六鉸接；轉向固定支座一和轉向固定支座二分別與鉸接支架鉸接，轉向油缸支座一和轉向油缸一鉸接，轉向油缸支座二與轉向油缸二鉸接。

所述鉸接支架的結構是：支架橫板與支架立板固定連接，轉向從動支座一和轉向從動支座二分別與支架立板固定連接，將俯仰從動支座一和俯仰從動支座二分別與支架橫板固定連接，支架加強套分別與支架橫板和支架立板預留的孔固定連接。

所述鉸接支座的結構是：俯仰固定支座一和俯仰固定支座二分別與鉸接支座圓筒固定連接，兩塊支座立板與鉸接支座圓筒固定連接，兩塊支座加強板分別與支座立板和俯仰固定支座一或俯仰固定支座二固定連接，三角筋分別與兩塊支座立板內部固定連接，兩個支座加強套分別與兩塊支座立板預留的孔固定連接，自潤滑軸承裝配到鉸接支座圓筒上止口位置。

所述雙層銷軸一、雙層銷軸二、雙層銷軸五及雙層銷軸六是同一種銷軸，雙層銷軸三和雙層銷軸四是同一種銷軸，這兩種銷軸結構相同，其中雙層銷軸一結構是，支撐銷軸套接在緊固銷軸外部，墊圈一和墊圈二位於支撐銷軸兩端，螺母與緊固銷軸一端螺紋連接。

本實用新型的優點是結構新穎，輕量化效果顯著。鉸接支架整體採用箱體結構，共由大小六個箱體結構組成。鉸接支座部分採用箱體結構，由鉸接圓筒及三個箱體結構組成。箱體結構突出的特點就是抗彎及抗扭能力比較強，並且在承受載荷一致的情況下與其它的結構比較，壁厚要薄很多。本實用新型提供的全地形履帶車的輕型鉸接機構要比同載重量的其它全地形履帶車鉸接機構輕40kg左右，所採用的薄板式箱體結構能夠滿足複雜工況使用要求，輕量化效果顯著。

三自由度設計使全地形履帶車通過能力更強。三自由度鉸接機構克服了單自由度及二自由度鉸接機構的許多缺點，不僅能夠實現車輛的水平轉向和較大角度俯仰，而且能夠實現前後車體之間的相對轉動。這樣鉸接機構本身不再承受來自前後車體之間的相對扭轉載荷，使全地形履帶車輛不僅能夠適應更加複雜的地形條件，越障越壕能力更強，而且更有利於鉸接機構自身的輕量化。

雙層銷軸設計使鉸接機構工作更加穩定可靠。本鉸接機構薄鋼板上的推力油缸鉸點採用了雙層銷軸的定位夾緊方式，一方面起到了推力油缸銷軸的傳力作用，使前後兩節車體能夠實現轉向運動或者俯仰運動，另一方面也能夠有效的防止鉸接支架被壓變形或者推力油缸被壓死鎖止而導致鉸接機構無法正常工作，提高了鉸接機構工作的可靠性，見圖7。

零部件機械加工工藝更加簡單。現有鉸接機構主要零部件是以鍛造工藝為主，車鉗洗刨磨及焊接工藝為輔，工藝路線複雜而繁瑣。本鉸接機構主要組成部件鉸接支架和鉸接支座是由鋼板焊接而成，只有少數固定支座需要鍛造，對鋼板進行機械加工只涉及焊工和銑工兩個工種，工藝內容更加簡單。

為將來2t和1.5t全地形履帶車的鉸接機構開發奠定基礎。由於現有鉸接機構的結構設計使其鉸接支架和鉸接支座只能是鍛造的實體結構，就決定了它不可能通過結構本身大幅度降低自重，也就不再適用於3t以下的全地形履帶車輛。本鉸接機構的鉸接支架和鉸接支座是由鋼板焊接而成，可以通過削減板厚來大幅降低自重，從而適用於更加輕型的全地形履帶車輛。在本鉸接機構的基礎上配合有限元計算以及樣機實驗，可以較為容易的開發出2t和1.5t全地形履帶車鉸接機構。

節約研發試驗成本。一方面由於製造工藝更為簡單，生產效率將顯著提高，產品合格率也會有提升，產品研發成本就會有所降低；另一方面可以在同一平臺基礎上開發2t和1.5t全地形履帶車輛的鉸接機構，配合有限元結構計算就可以減少樣機數量，進而節約試驗成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型的俯視圖；

圖3是本實用新型鉸接支架的構示意圖；

圖4是本實用新型鉸接支架的剖視圖；

圖5是本實用新型鉸接支座的構示意圖；

圖6是本實用新型鉸接支座的剖視圖；

圖7是圖2的B-B剖視圖；

圖8是圖2的A-A剖視圖。

具體實施方式

鉸接支架1與鉸接支座2通過雙層銷軸三12和雙層銷軸四13鉸接；轉向油缸一3與鉸接支架1通過雙層銷軸一10鉸接，轉向油缸二8與鉸接支架1通過雙層銷軸二11鉸接；俯仰油缸9一端與鉸接支座2通過雙層銷軸五14鉸接、另一端與鉸接支架1通過雙層銷軸六15鉸接；轉向固定支座一5和轉向固定支座二6分別與鉸接支架1鉸接，轉向油缸支座一4和轉向油缸一3鉸接，轉向油缸支座二7與轉向油缸二8鉸接，見圖1。

鉸接支架1的結構是：支架橫板101與支架立板102固定連接，轉向從動支座一103和轉向從動支座二104分別與支架立板102固定連接，將俯仰從動支座一105和俯仰從動支座二106分別與支架橫板101固定連接，支架加強套107分別與支架橫板101和支架立板102預留的孔固定連接。

鉸接支座2的結構是：俯仰固定支座一203和俯仰固定支座二204分別與鉸接支座圓筒201固定連接，兩塊支座立板205與鉸接支座圓筒201固定連接，兩塊支座加強板206分別與支座立板205和俯仰固定支座一203或俯仰固定支座二204固定連接，三角筋207分別與兩塊支座立板205內部固定連接，兩個支座加強套208分別與兩塊支座立板205預留的孔固定連接，自潤滑軸承202裝配到鉸接支座圓筒201上止口位置6。

雙層銷軸的結構是：雙層銷軸一10、雙層銷軸二11、雙層銷軸五14及雙層銷軸六15是同一種銷軸，雙層銷軸三12和雙層銷軸四13是同一種銷軸，這兩種銷軸連接關係一致，故只以雙層銷軸一10為例進行說明，見圖7，支撐銷軸1004套接在緊固銷軸1003外部，墊圈一1002和墊圈二1005位於支撐銷軸1004兩端，螺母1001與緊固銷軸1003一端螺紋連接。這樣既起到了推力油缸銷軸的傳力作用，也能有效的防止鉸接支架鋼板被壓變形或者推力油缸被壓死鎖止而導致鉸接機構無法正常工作。

工作原理：

①轉向運動：全地形履帶車輛在轉向時，轉向油缸一3和轉向油缸二8分別提供車輛轉向所需的推力和拉力。在油缸推拉力的作用下，前車體及轉向固定支座一5和轉向固定支座二6將會圍繞鉸接支架1、鉸接支座2及後車體在水平面內轉過一個角度，完成轉向運動。本鉸接機構通過油缸推拉力實現主動轉向，轉向過程中轉矩較為穩定，整個轉向運動較為平順，並且與其它履帶車輛相比，轉彎半徑更小，轉向機動性更好。轉向運動鉸點位置見圖1和圖7。

②俯仰運動：全地形履帶車輛在俯仰時，俯仰油缸9提供俯仰運動所需的拉力，在油缸拉力的作用下，前車體及鉸接支架1將會圍繞鉸接支座2及後車體在豎直平面內轉過一個角度，完成俯仰運動。在全地形履帶車輛跨越壕溝及障礙物時，首先做仰頭動作，然後閉鎖油缸，在前車跨越壕溝或障礙物之後再做低頭動作，從而跨越比前車體更長的壕溝，以及爬過更高的障礙物。俯仰運動鉸點位置見圖2和圖8。

③扭轉運動：全地形履帶車輛在複雜地形條件行駛時，在前後車體受到不同外力作用下，前車體將隨著鉸接機構的鉸接支座圓筒201圍繞後車體的鉸接圓筒轉過一個角度，完成前後車體之間的相對扭轉運動，見圖6。通過前後車體之間的扭轉運動，可以使全地形履帶車輛的履帶與地面保持更好的接觸狀態，減小接地比壓，提高其在複雜地麵條件的通過性。