复合式行走机构的设计

陶禹涵 刘瑞 张欢 李瑞 殷国良 刘军

摘 要：本文针对现有车辆设计了一款复合式行走机构，采用履带与轮切换适应不同路况，通过PLC控制液压结构对履带与轮进行切换，解决了履带在公路上行走会破坏路面和轮子在复杂环境行走容易出现爆胎、漏气、陷入的不足。

关键词：复合式行政机构;履带;液压系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.037

1 复合式行走机构的技术应用

传统式履带行走机构虽然对路面要求很低，但运行机动能力相对较差，而轮式行走机构不适合泥泞崎岖等环境恶劣的环境。本项目设计一款复合行走装置，行走机构由履带式行走机构与轮式行走机构复合形成。利用液压装置进行切换，从而适用于平地、山地、坡地、雪地、水洼地等各种复杂地形。

2 传动系统设计

如图1所示，该装置将液压装置通过连杆与凸轮机构相连接，通过曲柄摇杆机构原理可知，液压缸推杆运动将带动凸轮绕轴做旋转运动，考虑曲柄摇杆机构存在死点以及凸轮摆动幅度不会太大，故增加一对外啮合齿轮。同时在履带轮靠近车体一侧焊接一中空轴，轴外侧通过普通平键与齿轮相连，内孔处穿过半轴，同时半轴与履带主动轮通过花键相连，如图2所示。当液压装置启动时，推杆前进或后退带动凸轮旋转，凸轮通过轴将旋转的力与转矩传递给大齿轮，而后大齿轮与小齿轮啮合传动将力与力矩传递给中空轴，再经由中空轴将力与力矩传递给履带轮，令其落下或回复原位。

3 液压及控制系统设计

因履带轮具有一定重量，故考虑采用双泵供油，考虑实用性，采用三位五通电磁换向阀实现液压缸推杆前进与后退的相互转换。在图3所示图中令ya1、ya3、ya5、ya7得电，则三位五通电磁换向阀右端工作，液压泵启动后，压力油沿进油路通过三位五通电磁换向阀右端，进入液压缸无杆腔，推动推杆前进，通过传动装置令履带轮落下。当前進推杆触碰继电器sq2、sq4、sq6、sq8时，继电器工作令ya1、ya3、ya5、ya7失电，此时三位五通电磁换向阀处于中间位置，履带轮已完全落下可正常行驶。令ya2、ya4、ya6、ya8得电，则三位五通电磁换向阀左端工作，压力油沿进油路通过三位五通电磁换向阀左端，进入液压缸有杆腔，而无杆腔内压力油沿回油路通过三位五通电磁换向阀左端流回油箱，同时推动推杆后退，通过传动装置令履带轮回复原位。当后退推杆触碰继电器sq1、sq3、sq5、sq7时，继电器工作令ya2、ya4、ya6、ya8失电，此时三位五通电磁换向阀处于中间位置，履带轮完全回复原本位置。同时利用二位二通电磁换向阀在车辆停止工作后，实现液压装置的原位失电卸荷。

本设计驾驶人可在车内通过PLC控制面板对液压系统进行控制，从而实现履带与轮的切换。

4 结论

本复合式行走机构由履带式行走机构与轮式行走机构复合形成，从而适用于平地、山地、坡地、雪地、水洼地等各种复杂地形。履带安装于车身的前后侧，根据不同的路况在车内通过控制开关进行履带-轮的切换，设计轮系装置，实现履带与轮的复合传动。该装置具备履带与轮二者共同的优势，在平地可以高速行驶，同时在复杂地形也可保证高稳定性、高通过性、高机动性。

参考文献：

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[2]乔武生.悬臂式掘进机履带行走机构设计分析[A].工业技术，2013（37）.

[3]郭斌，王宇.整体式履带行走机构驱动轮齿设计及CAE分析[A].煤矿机械，2010（01）.

作者简介：陶禹涵（1997-），男，辽宁铁岭人，本科，研究方向：机械优化设计及机电一体化技术。