工程机械三自由度铰接底盘制造技术

本实用新型专利技术公开了一种工程机械三自由度铰接底盘，该底盘包括前车体和后车体和三自由度铰接装置，三自由度铰接装置前端与前车体相连，后端与后车体相连；前车体相对于后车体具有横摆、侧倾和俯仰三个自由度；所增加的俯仰自由度使得前车体和后车体之间可以产生俯仰运动，当车辆遇到大尺度障碍时，通过调整前车体和后车体之间的俯仰角度使其形成Λ型，可以避免大尺度障碍刮碰底盘，当车辆经过深V型地形时，通过调整前车体和后车体之间的俯仰角度使其形成V型，从而避免车辆前端与V型地形发生碰撞，提高了车辆的通过性。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于车辆底盘
，具体涉及一种用于工程机械的三自由度铰接底盘。
技术介绍
抢险救援中，滑坡塌方清理、道路疏通、钢筋混凝土破碎切割、救援现场清障等作业主要依靠挖掘机、装载机和起重机等工程机械完成，可见工程机械在抢险救援中发挥着巨大作用。然而，现有的工程机械缺乏高机动救援车辆专用底盘，其机动能力差，且在狭小区域、复杂地形下无法通过，导致救援不及时和效率低下，加剧了损害程度。由于现有底盘多为一体式结构，当车辆通过凸起障碍物，经常出现刮碰底盘的情况，甚至无法通过，为了解决这种局限，现有技术主要采用可控悬架系统，如油气悬架和空气悬架等，通过充油或充气来升高悬架，从而达到升高底盘的目的。然而，当底盘升高之后，车辆的侧向稳定性降低，容易导致车辆失稳，严重时甚至发生翻车事故。特别的，对于大尺寸的凸起障碍物，即使调整悬架行程，也无法保证车辆能够顺利通过。另外，当车辆经过深V型地形时，一体式结构底盘无法保证车辆顺利通过。现有的铰接式底盘形式多为单自由度，前车体和后车体铰接在一起形成横摆转向，如铰接式装载机，也有部分铰接式底盘采用双自由度，前车体和后车体除了能够相对横摆转向外，还可以发生相对侧倾摆动。无论是单自由度铰接底盘，还是双自由度铰接底盘，都无法保证车辆通过大尺寸的凸起障碍物和深V型地形。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于工程机械的三自由度铰接底盘，克服现有技术中工程机械底盘无法跨越大尺寸凸起障碍物的局限，还可以解决车辆无法通过深V形障碍路面的问题，提高工程车辆的通过性和机动性。本专利技术为解决上述问题，通过以下技术方案实现：一种工程机械三自由度铰接底盘，主要由前车体2、三自由度铰接装置1和后车体3依次连接构成；其中三自由度铰接装置1前端与前车体2相连，三自由度铰接装置1后端与后车体3相连；前车体2相对于后车体3具有横摆、侧倾和俯仰三个自由度。其中，横摆自由度用于实现底盘的铰接转向功能，侧倾自由度用于当车辆一侧车轮越过障碍时提高车辆的侧倾稳定性，俯仰自由度用于实现车辆跨越大尺寸凸起障碍物以及通过深V型障碍路面。所述的三自由度铰接装置1，包括相互旋转连接的铰接架甲10和铰接架乙11，该旋转运动产生前车体2相对于后车体3的侧倾自由度；还包括俯仰液压缸，其一端与后车体3铰接，另一端与铰接架甲10铰接，铰接架甲10的两端通过轴承甲14和轴承乙17与后车体3旋转连接，俯仰液压缸的伸缩运动产生前车体2相对于后车体3的俯仰自由度；还包括并联的转向液压缸甲15和转向液压缸乙16，它们的两端分别与铰接架乙11和前车体2铰接，铰接架乙11通过上铰耳111、下铰耳112与前车体2铰接，转向液压缸甲15和转向液压缸乙16的伸缩运动产生前车体2相对于后车体3的横摆自由度。优选地，所述的俯仰液压缸是并联的多于两个的液压缸。所述的铰接架甲10上的圆柱孔105与铰接架乙11上的圆柱轴115旋转连接，所述的铰接架甲10上的接头甲101与轴承甲14旋转连接，轴承甲14固定在后车架30的侧板304上面，接头乙102的连接方式与接头甲完全相同；铰接架甲10上的铰耳甲103与俯仰液压缸的活塞杆铰接相连，俯仰液压缸的缸筒端与后车架30上的铰耳丁302铰接；所述的铰接架乙11的上铰耳111与前车架20上的横梁甲201铰接，下铰耳112与前车架20上的横梁乙202铰接；铰接架乙11上的右铰耳113与转向液压缸甲15的活塞杆铰接，转向液压缸甲15的缸筒端与前车架20上的铰耳丙203铰接，铰接架乙11上的左铰耳114与转向液压缸乙16的连接方式与右铰耳113完全相同。所述的前车体2由前车架20、右前悬架21、左前悬架22、右前轮23和左前轮24组成，所述的右前悬架21和左前悬架22连接在前车架20上面，右前轮23与右前悬架21连接，左前轮24和左前悬架22连接；所述的后车体3由后车架30、右后悬架31、左后悬架32、右后轮33和左后轮34组成，所述的右后悬架31和左后悬架32连接在后车架30上面，右后轮33与右后悬架31连接，左后轮34和左后悬架22连接。优选地，所述的右前轮23、左前轮24、右后轮33和左后轮34均为独立驱动。本技术的有益效果在于：前车体和后车体在中间铰接位置具有横摆、侧倾和俯仰三个自由度；所增加的俯仰自由度使得前车体和后车体之间可以产生俯仰运动，当车辆遇到大尺度障碍时，通过调整前车体和后车体之间的俯仰角度使其形成Λ型，可以避免大尺度障碍刮碰底盘，当车辆经过深V型地形时，通过调整前车体和后车体之间的俯仰角度使其形成V型，从而避免车辆前端与V型地形发生碰撞，提高了车辆的通过性。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图图2为三自由度铰接装置示意图图3(a)为铰接架甲后轴测图，图3(b)为铰接架甲前轴测图图4(a)为铰接架乙前轴测图，图4(b)为铰接架乙后轴测图图5为前车架结构示意图图6为后车架结构示意图图7为越障控制方法的流程图图8为车辆越过Λ型凸起障碍时的底盘俯仰调整示意图图9为车辆越过深V型障碍时的底盘俯仰调整示意图图中：1、三自由度铰接装置，10、铰接架甲，11、铰接架乙，12、俯仰液压缸甲，13、俯仰液压缸乙，14、轴承甲，15、转向液压缸甲，16、转向液压缸乙，17、轴承乙，101、接头甲，102、接头乙，103、铰耳甲，104、铰耳乙，105、圆柱孔，111、上铰耳，112、下铰耳，113、右铰耳，114、左铰耳，115、圆柱轴。2、前车体，20、前车架，21、右前悬架，22、左前悬架，23、右前轮，24、左前轮，201、横梁甲，202、横梁乙，203、铰耳丙。3、后车体，30、后车架，31、右后悬架，32、左后悬架，33、右后轮，34、左后轮，301、上横梁，302、铰耳丁，303、铰耳戊。40、Λ型障碍，41、V型障碍具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细介绍。图1为本技术的工程机械三自由度铰接底盘的整体结构示意图，主要由前车体2、三自由度铰接装置1和后车体3依次连接构成；其中三自由度铰接装置1前端与前车体2相连，三自由度铰接装置1后端与后车体3相连；前车体2相对于后车体3具有横摆、侧倾和俯仰三个自由度。其中，横摆自由度用于实现底盘的铰接转向功能，侧倾自由度用于当车辆一侧车轮越过障碍时提高车辆的侧倾稳定性，俯仰自由度用于实现车辆跨越大尺寸凸起障碍物以及通过深V型障碍路面。图2为三自由度铰接装置1的结构示意图，包括相互旋转连接的铰接架甲10和铰接架乙11，该旋转运动产生前车体2相对于后车体3的侧倾自由度；三自由度铰接装置1还包括俯仰液压缸，其一端与后车体3铰接，另一端与铰接架甲10铰接，铰接架甲10的两端通过轴承甲14和轴承乙17与后车体3旋转连接，俯仰液压缸的伸缩运动产生前车体2相对于后车体3的俯仰自由度；三自由度铰接装置1还包括并联的转向液压缸甲15和转向液压缸乙16，它们的两端分别与铰接架乙11和前车体2铰接，铰接架乙11通过上铰耳111、下铰耳112与前车体2铰接，转向液压缸甲15和转向液压缸乙16的伸缩运动产生前车体2相对于后车体3的横摆自由度。具体地，所述的俯仰液压缸可以为单个液压缸，也可以是并联的多于两个液压缸，图2中实例为两个液压缸，即俯仰液压缸甲12和俯仰液压缸乙13。结合图3和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工程机械三自由度铰接底盘，包括前车体(2)和后车体(3)，其特征在于：还包括三自由度铰接装置(1)，三自由度铰接装置(1)前端与前车体(2)相连，后端与后车体(3)相连；前车体(2)相对于后车体(3)具有横摆、侧倾和俯仰三个自由度；所述的三自由度铰接装置(1)，包括相互旋转连接的铰接架甲(10)和铰接架乙(11)，该旋转运动产生前车体(2)相对于后车体(3)的侧倾自由度。

【技术特征摘要】
1.一种工程机械三自由度铰接底盘，包括前车体(2)和后车体(3)，其特征在于：还包括三自由度铰接装置(1)，三自由度铰接装置(1)前端与前车体(2)相连，后端与后车体(3)相连；前车体(2)相对于后车体(3)具有横摆、侧倾和俯仰三个自由度；所述的三自由度铰接装置(1)，包括相互旋转连接的铰接架甲(10)和铰接架乙(11)，该旋转运动产生前车体(2)相对于后车体(3)的侧倾自由度。2.根据权利要求1所述的一种工程机械三自由度铰接底盘，其特征在于：所述的三自由度铰接装置(1)，还包括俯仰液压缸，其一端与后车体(3)铰接，另一端与铰接架甲(10)铰接，铰接架甲(10)的两端通过轴承甲(14)和轴承乙(17)与后车体(3)旋转连接，俯仰液压缸的伸缩运动产生前车体(2)相对于后车体(3)的俯仰自由度；所述的三自由度铰接装置(1)，还包括并联的转向液压缸甲(15)和转向液压缸乙(16)，它们的两端分别与铰接架乙(11)和前车体(2)铰接，铰接架乙(11)通过上铰耳(111)、下铰耳(112)与前车体(2)铰接，转向液压缸甲(15)和转向液压缸乙(16)的伸缩运动产生前车体(2)相对于后车体(3)的横摆自由度。3.根据权利要求2所述的一种工程机械三自由度铰接底盘，其特征在于：所述的俯仰液压缸是并联的多于两个的液压缸。4.根据权利要求2所述的一种工程机械三自由度铰接底盘，其特征在于：所述的铰接架甲(10)上的圆柱孔(105)与铰接架乙(11)上的圆柱轴(115)旋转连接，所述的铰接架甲(10)上的接头甲(101)与轴承甲(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学飞，李健，曹玥，倪志学，仝展，汪昶，李博宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22