重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置

1.本发明涉及一种重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置。


背景技术：

2.转向性能是重型高速履带车辆改变运动方向的一种能力，重型高速履带车辆的转向性能既和车辆结构、动力、转向机构有关，又和地面条件有关。车辆灵活的转向，是提高其平均运动速度、充分发挥重型高速履带车辆机动性能的一个重要环节。现有的重型高速履带车辆由于悬挂装置的结构特点，导致转向过程中克服地面的转向阻力时车辆功率损失大，转向效率低，转向困难，严重时可能导致发动机熄火。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种可有效降低重型履带车辆转向阻力和功率损失，避免重型履带车辆快速转向导致发动机熄火，让重型履带车辆能够灵活的转向，提高其平均运动速度，充分发挥重型高速履带车辆机动性能的重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置。
4.本发明的重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置，包括扭力轴，扭力轴沿左右水平方向设置，扭力轴通过轴承座可转动地安装在重型履带车辆的车底盘上，扭力轴的一端与蜗轮蜗杆减速器的动力输出端传动相连，蜗轮蜗杆减速器的动力输入端通过谐波减速器与伺服电机的动力输出轴传动相连，谐波减速器安装在重型履带车辆的车底盘上；
5.所述扭力轴的另一端与平衡肘的一端铰接相连，平衡肘的另一端可转动地套装在重型履带车辆的负重轮的中心轴上，当伺服电机通过谐波减速器和蜗轮蜗杆减速器驱动扭力轴转动时，扭力轴可通过平衡肘让负重轮的中心轴做整体升高高度或整体降低高度的摆动运动。
6.优选的，所述扭力轴的横截面为圆形。
7.优选的，所述扭力轴采用弹簧钢制成，平衡肘采用钢材制成。
8.优选的，所述扭力轴位于中心轴前侧的斜上方。
9.本发明的重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置在使用时，当重型履带车辆转向时，转向操纵装置发出电信号控制伺服电机工作，伺服电机将动力传给四个谐波减速器，四个谐波减速器带动对应的蜗轮蜗杆减速器转动，四个蜗轮蜗杆减速器带动对应的扭力轴向四个负重轮载荷力矩的反方向旋转，通过改变重型履带车辆左侧的第三、四负重轮的中心轴的高度和右侧的第三、四负重轮的中心轴的高度，让重型履带车辆左侧的第三、四负重轮和右侧的第三、四负重轮的负荷增大。重型履带车辆在这种负荷分布条件下转向时，转向阻力也将呈现中间大，两端小的分布。履带接地段的前半段、后半段转向阻力的大小与履带接地面法向负荷呈均匀分布时相等，但转向阻力呈中间大、两端小的分布时，履带接地段的前半段、后半段阻力的合力的作用点更向车辆中心靠近，也就是转向阻力矩力臂长度小于履带接地段法向负荷呈现均匀分布时的转向阻力矩力臂长度，因此转向阻力矩减小，
转向更容易；当重型履带车辆转向终止时，转向装置发出的电信号使伺服电机反方向旋转，让重型履带车辆左侧的第三、四负重轮和右侧的第三、四负重轮回到转向前的初始位置，履带接地段对地面的法向负荷仍然呈均匀分布，车辆保持直线行驶状态。因此，本发明的重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置具有可有效降低重型履带车辆转向阻力和功率损失，避免重型履带车辆快速转向导致发动机熄火，让重型履带车辆能够灵活的转向，提高其平均运动速度，充分发挥重型高速履带车辆机动性能的特点。
10.下面结合附图对本发明的重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置作进一步详细说明。
附图说明
11.图1为本发明的重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置处于使用状态下的主视图；
12.图2为图1的俯视图。
具体实施方式
13.现有的重型高速履带车辆对地面法向负荷的分布特点是：承载车辆负荷的悬挂装置采用扭力轴悬挂装置，扭力轴一端固定在车体上，另一端与安装负重轮的平衡肘连接，负重轮将车辆的重力通过履带传导到地面，对地面形成法向负荷，由于平衡肘安装角度基本相同，履带接地段对地面的法向负荷呈均匀分布，转向时履带接地段的前半段、后半段横向阻力大小相等，方向相反的均匀分布，前半段、后半段阻力合力的大小等于车辆重量与地面转向阻力系数乘积，前半段阻力的合力和后半段阻力的合力的力臂作用点为在车辆中心的纵向延长线上，距车辆中心前、后距离相等。因此，只要地面性质确定，转向阻力矩就是确定的。
14.重型履带车辆的转向性能，在很大程度上取决于车辆转向阻力矩，而车辆转向阻力矩的大小主要由履带接地段上的法向负荷分布决定的。因为不同的法向分布，决定了转向时履带接地段的横向阻力分布，因此就将有不同的转向阻力矩。
15.现有高速重型履带车辆转向过程中，车辆对地面的法向负荷不变，因此横向阻力大小不变，如果要减小转向阻力矩，可以通过改变车辆对地面的法向负荷分布的形式，减小转向阻力的力臂，进而减小转向阻力矩。
16.如图1和图2所示，本发明的重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置，包括扭力轴2，扭力轴2沿左右水平方向设置，扭力轴2通过轴承座可转动地安装在重型履带车辆的车底盘5上，扭力轴2的一端与蜗轮蜗杆减速器4的动力输出端传动相连，蜗轮蜗杆减速器4的动力输入端通过谐波减速器6与伺服电机7的动力输出轴传动相连，谐波减速器6安装在重型履带车辆的车底盘5上；
17.所述扭力轴2的另一端与平衡肘8的一端铰接相连，平衡肘8的另一端可转动地套装在重型履带车辆的负重轮1的中心轴9上，当伺服电机7通过谐波减速器6和蜗轮蜗杆减速器4驱动扭力轴2转动时，扭力轴2可通过平衡肘8让负重轮1的中心轴9做整体升高高度或整体降低高度的摆动运动。
18.作为本发明的进一步改进，上述扭力轴2的横截面为圆形。
19.作为本发明的进一步改进，上述扭力轴2采用弹簧钢制成，平衡肘8采用钢材制成。
20.作为本发明的进一步改进，上述扭力轴2位于中心轴9前侧的斜上方。
21.为了改变车辆转向时重型履带车辆对地面的法向负荷分布，本发明设计了重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置，参见见图1、图2，该重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置包括伺服电机7、谐波减速器6、蜗轮蜗杆减速器4，蜗轮蜗杆减速器4固定在车体上。对于一台重型履带车辆，需要安装四个本发明的重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置，四个重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置分别安装在重型履带车辆车底盘5中间，用于改变重型履带车辆左侧的第三、四负重轮1的中心轴9的高度和右侧的第三、四负重轮1的中心轴9的高度，其具体工作原理是：
22.重型履带车辆车辆直线行驶时，重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置不工作。因此，车辆直线运动时重型履带车辆的履带接地段对地面的法向负荷呈均匀分布，与原车辆的直线行驶性能相同。
23.当重型履带车辆转向时，转向操纵装置发出电信号控制伺服电机7工作，伺服电机7将动力传给四个谐波减速器6，四个谐波减速器6带动对应的蜗轮蜗杆减速器4转动，四个蜗轮蜗杆减速器4带动对应的扭力轴2向四个负重轮1载荷力矩的反方向旋转，通过改变重型履带车辆左侧的第三、四负重轮1的中心轴9的高度和右侧的第三、四负重轮1的中心轴9的高度，让重型履带车辆左侧的第三、四负重轮1和右侧的第三、四负重轮1的负荷增大。由于重型履带车辆对地面的总负荷一定，所以靠近重型履带车辆前、后两端负重轮负荷减小，履带接地面上的法向负荷分布呈现中间大、两端小的分布，重型履带车辆在这种负荷分布条件下转向时，转向阻力也将呈现中间大，两端小的分布。履带接地段的前半段、后半段转向阻力的大小与履带接地面法向负荷呈均匀分布时相等，但转向阻力呈中间大、两端小的分布时，履带接地段的前半段、后半段阻力的合力的作用点更向车辆中心靠近，也就是转向阻力矩力臂长度小于履带接地段法向负荷呈现均匀分布时的转向阻力矩力臂长度，因此转向阻力矩减小，转向更容易。
24.重型履带车辆转向终止时，转向装置发出的电信号使伺服电机7反方向旋转，让重型履带车辆左侧的第三、四负重轮1和右侧的第三、四负重轮1回到转向前的初始位置，履带接地段对地面的法向负荷仍然呈均匀分布，车辆保持直线行驶状态。因此，本发明的重型履带车辆转向可变负载扭力轴悬挂装置具有可有效降低重型履带车辆转向阻力和功率损失，避免重型履带车辆快速转向导致发动机熄火，让重型履带车辆能够灵活的转向，提高其平均运动速度，充分发挥重型高速履带车辆机动性能的特点。