專利名稱：全方位輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輪子，尤其涉及一種可以各個(gè)方向行走的全方位輪。
背景技術(shù)：
全方位是可以直接朝任意方向移動(dòng)的一種驅(qū)動(dòng)方式，全方位輪在一個(gè)輪轂的周圍均勻分布若干輥輪的機(jī)構(gòu)，輪轂通過動(dòng)力傳動(dòng)，為主動(dòng)輪，輥輪安裝在輪轂的端面，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。全方位輪是實(shí)現(xiàn)全方位行走的基礎(chǔ)。目前，在我國，全方位輪大多為輕載荷、小功率實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，主要應(yīng)用于小機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究等方面，其結(jié)構(gòu)一般以輥輪采用端頭固定方式，輥輪在輪轂側(cè)面投影輪廓線只是接近圓，這樣在輪轂軸上很容易產(chǎn)生周期性跳動(dòng)，對(duì)輥輪產(chǎn)生周期性沖擊，損失很多驅(qū)動(dòng)功率，減少驅(qū)動(dòng)的有效載荷，也增加了駕駛的難度?，F(xiàn)有技術(shù)“02156^7”公開了一種新型的全方位輪，設(shè)有腰鼓形的滾子，滾子直接嵌入輪轂之中，安裝和更換滾子都十分的不方便，而且特定的豎直嵌入，使全方位輪在轉(zhuǎn)換方向的時(shí)候反應(yīng)也不夠靈敏。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)輥輪產(chǎn)生周期性沖擊，驅(qū)動(dòng)功率損失多，驅(qū)動(dòng)的有效載荷減少，駕駛難度高的不足，提供了一種運(yùn)行平穩(wěn)、高效率且可用于大型全方位移動(dòng)平臺(tái)上的全方位輪。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案得以解決全方位輪，包括輪轂、輥輪，輪轂包括輪轂主體、輥輪支撐架，輪轂主體外圓周處均勻分布安裝斜槽，輥輪通過輥輪軸采用兩端支撐的方式安裝在輥輪支撐架上，輥輪支撐架通過安裝孔安裝在輪轂主體上，全部輥輪在全方位輪上的側(cè)面投影形成一個(gè)整圓。作為優(yōu)選，輥輪軸與輪轂軸成45°夾角。保證輪子可以任意便捷方向的行駛。作為優(yōu)選，輪轂主體的安裝斜槽面上設(shè)有底面安裝孔，對(duì)應(yīng)安裝斜槽的輪轂主體側(cè)面設(shè)有側(cè)面安裝孔。作為優(yōu)選，輥輪支撐架包括支撐架底板和兩端的支撐臂，支撐臂上設(shè)有軸孔，安裝輥輪軸。作為優(yōu)選，支撐架底板的底板上表面和底板下表面對(duì)應(yīng)呈圓弧狀，底板下表面設(shè)有底板安裝斜槽，底板安裝斜槽與輪轂呈一定角度，底板安裝斜槽頂面設(shè)有底板安裝斜槽頂面安裝孔，底板安裝斜槽側(cè)面設(shè)有底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔，底板上表面對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽設(shè)有上表面凹槽。底板安裝斜槽和輪轂安裝斜槽利用螺紋配合安裝，底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔和輪轂側(cè)面安裝孔利用螺紋配合安裝，底板安裝斜槽頂面安裝孔和輪轂槽面的底面安裝孔利用螺紋配合安裝。底板上表面對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽的上表面凹槽，使螺紋的螺母頭有空間存在，不會(huì)和輥輪發(fā)生干涉。作為優(yōu)選，輥輪包括輥輪外套和輥輪主體，輥輪兩端設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)部設(shè)有限位凸臺(tái)。輥輪外套由橡膠之類的材料制成，輥輪主體由金屬制造，凹槽和凸臺(tái)均是為軸承定位提供結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，輥輪主體內(nèi)部設(shè)有一個(gè)空腔結(jié)構(gòu)。設(shè)置為空腔結(jié)構(gòu)不僅節(jié)約了材料，還可以提高輪子運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，減小負(fù)載。作為優(yōu)選，輥輪呈橄欖形，中部直徑大于兩端直徑。每個(gè)輥輪軸與輪轂軸成某一個(gè)相同的角度，全部輥輪在全方位輪上的側(cè)面投影形成一個(gè)整圓。作為優(yōu)選，輥輪軸一端設(shè)有臺(tái)階，第一臺(tái)階和第二臺(tái)階，另一端設(shè)有螺紋孔。第一臺(tái)階由輥輪支撐架的支撐臂定位，第二臺(tái)階由軸承定位。作為優(yōu)選，輥輪軸兩端設(shè)有鎖片，鎖片由螺母固定。鎖片形狀和軸端的螺栓頭形狀配合，用螺母將鎖片固定在支撐臂上。按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案，全方位輪能夠運(yùn)行更加平穩(wěn)、效率更高，而且可用于大型全方位移動(dòng)平臺(tái)上。

圖1為本實(shí)用新型的主視圖；圖2為本實(shí)用新型的左視圖；圖3為本實(shí)用新型輪轂的主視圖；圖4為本實(shí)用新型輪轂的仰視圖；圖5為本實(shí)用新型輪轂和輪轂支撐架的半剖視圖；1-輪轂；10-輪轂主體；11-安裝斜槽；12-側(cè)面安裝孔；14-底面安裝孔；2_輪轂支撐架；21-支撐架底板；22-支撐臂；221-軸孔；23-底板下表面；24-底板上表面； 241-上表面凹槽；25-底板安裝斜槽；251-底板安裝斜槽側(cè)面；252-底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔；253-底板安裝斜槽頂面；254-底板安裝斜槽頂面安裝孔；3-輥輪；31-輥輪外套； 32-輥輪主體；321-限位凸臺(tái)；322-凹槽；33-空腔；4-輥輪軸；40-臺(tái)階；401-第一臺(tái)階； 402-第二臺(tái)階；42-鎖片；421-螺母；43-螺栓；430-螺紋孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例1根據(jù)附圖1到附圖5，全方位輪，包括輪轂1、輥輪3，輪轂1包括輪轂主體10、輥輪支撐架2，輪轂主體10外圓周處均勻分布安裝斜槽11，輥輪3通過輥輪軸4采用兩端支撐方式安裝在輥輪支撐架2上，輥輪支撐架2通過安裝孔安裝在輪轂主體10上，全部輥輪3在全方位輪上的側(cè)面投影形成一個(gè)整圓。在輥輪3所受到的壓力，通過輥輪軸4傳遞到輥輪支撐架2上，再傳遞到輪轂1軸上。輥輪軸4與輪轂軸成45°夾角。輪轂1的安裝斜槽11 的面上設(shè)有底面安裝孔14，對(duì)應(yīng)安裝斜槽11的輪轂側(cè)面設(shè)有側(cè)面安裝孔12。輥輪支撐架 2包括支撐架底板21和兩端的支撐臂22，支撐臂22上設(shè)有軸孔221，安裝輥輪軸4。支撐架底板21的底板上表面M和底板下表面23對(duì)應(yīng)呈圓弧狀，底板下表面23設(shè)有底板安裝斜槽25，底板安裝斜槽25與輪轂1軸線呈一定角度，底板安裝斜槽頂面253設(shè)有底板安裝斜槽頂面安裝孔254，底板安裝斜槽側(cè)面251設(shè)有底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔252，底板上表面M對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽25設(shè)有上表面凹槽Ml。輥輪3包括輥輪外套31和輥輪主體32， 輥輪3兩端設(shè)有凹槽322，凹槽322內(nèi)部設(shè)有限位凸臺(tái)321。輥輪外套31由橡膠之類的材料制成，輥輪主體32由金屬制造，凹槽322和限位凸臺(tái)321均是為軸承41定位提供結(jié)構(gòu)。 輥輪主體32內(nèi)部設(shè)有一個(gè)空腔33結(jié)構(gòu)。設(shè)置為空腔33結(jié)構(gòu)不僅節(jié)約了材料，還可以提高輪子運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，減小負(fù)載。輥輪3呈橄欖形，中部直徑大于兩端直徑。輥輪軸4 一端設(shè)有臺(tái)階40，第一臺(tái)階401和第二臺(tái)階402，另一端設(shè)有螺紋孔430。底板安裝斜槽25和輪轂安裝斜槽11利用螺紋配合安裝，底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔252和輪轂側(cè)面安裝孔12利用螺紋配合安裝，底板安裝斜槽頂面安裝孔245和輪轂槽面的底面安裝孔14利用螺紋配合安裝。底板上表面M對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽25的上表面凹槽對(duì)1，使螺紋的螺母頭有空間存在，不會(huì)和輥輪3發(fā)生干涉。將軸承41和輪轂3設(shè)置在輥輪軸4上，輥輪軸4設(shè)有臺(tái)階40的一端，第一臺(tái)階401由輥輪支撐架2的支撐臂22定位，第二臺(tái)階402由軸承41定位。用螺栓43固定住輥輪軸41，鎖片42形狀與螺栓43頭形狀配合，用螺母將鎖片42固定在支撐臂22上，使配合不易松動(dòng)。在實(shí)例中，輪轂主體10采用銅鋁合金加工，并進(jìn)行局部熱處理以提高強(qiáng)度。如附圖2所示，輪轂主體10外圓周處均勻分布8個(gè)懸臂，每個(gè)懸臂上加工有安裝孔，用于安裝輥輪軸4，輥輪安裝孔與輪轂軸4的夾角為45度，使全方位輪在任意角度旋轉(zhuǎn)時(shí)，受力均勻一致。輪轂主體10內(nèi)側(cè)有定位孔，使其與電機(jī)減速器密切安裝，并通過螺栓連接緊固。輪轂主體10內(nèi)側(cè)為安裝面，外側(cè)有加強(qiáng)筋，從而在減少輪轂主體10重量的同時(shí)提高其強(qiáng)度和韌性。懸臂輥輪軸4安裝孔軸線與輪轂主體10中截面的交點(diǎn)均勻地分布在一個(gè)圓周上。輥輪3包括輥輪主體32和輥輪外套31，以平臺(tái)的載荷能力、全方位輪的安裝尺寸為基礎(chǔ)，以選用軸承41的安裝尺寸為約束條件，利用Mecanum輪的相關(guān)知識(shí)，確定輥輪軸4 的尺寸以及輥輪3的外形輪廓圖形，并在機(jī)械加工繪圖軟件中用若干段圓弧近似等速螺旋線，并在數(shù)控加工中心中加工而成。為了便于加工，通過計(jì)算，采用圓形，其直徑大小在旋轉(zhuǎn) 45°后與其在全方位輪上側(cè)面投影基本吻合，即投影為圓形，這種設(shè)計(jì)方式改變了全方位輪原理所要求的等速螺旋線方式，其加工工藝性有了極大的改善，保證了加工精度。輥輪體內(nèi)孔分別有與軸承外軸承端面和內(nèi)端面相配合的定位面，其材質(zhì)根據(jù)設(shè)計(jì)需要而確定。輥輪體的外廓以輥輪外套為依據(jù)均勻減小一定尺寸，為增加并增加與輥輪外套配合的緊密性，可以增加一定的鑲嵌槽。輥輪外套31的內(nèi)外表面通過開模完成，其材質(zhì)為具有一定耐磨性的聚氨酯?？傊?，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.全方位輪，包括輪轂(1)、輥輪(3)，其特征在于輪轂(1)包括輪轂主體(10)、輥輪支撐架(2)，輪轂主體(10)的外圓周處均勻分布安裝斜槽(11)，輥輪(3)通過輥輪軸(4)采用兩端支撐安裝在輥輪支撐架(2)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪軸(4)與輪轂(1)軸成45°夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輪轂主體(10)的安裝斜槽(11) 底面上設(shè)有底面安裝孔(14)，對(duì)應(yīng)安裝斜槽(11)的輪轂主體(10)側(cè)面設(shè)有側(cè)面安裝孔 (12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪支撐架(2)包括支撐架底板 (21)和兩端的支撐臂(22 )，支撐臂(22 )上設(shè)有軸孔(221)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的全方位輪，其特征在于所述支撐架底板(21)的底板上表面(24)和底板下表面(23)對(duì)應(yīng)呈圓弧狀，底板下表面(23)設(shè)有底板安裝斜槽(25)，底板安裝斜槽(25)與輪轂(1)軸線成角度，底板安裝斜槽頂面(253)設(shè)有底板安裝斜槽頂面安裝孔(2M)，底板安裝斜槽側(cè)面(251)設(shè)有底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔(252)，底板上表面 (24)對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽(25)設(shè)有上表面凹槽(241)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪(3)包括輥輪外套(31)和輥輪主體(32)，輥輪(3)兩端設(shè)有凹槽(322)，凹槽(322)內(nèi)部設(shè)有限位凸臺(tái)(321)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪主體(32)內(nèi)部設(shè)有一個(gè)空腔(33)結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6或7所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪(3)呈橄欖形，中部直徑大于兩端直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪軸(4)一端設(shè)有臺(tái)階(40)， 第一臺(tái)階(401)和第二臺(tái)階(402)，另一端設(shè)有螺紋孔(430)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種輪子，尤其涉及一種可以各個(gè)方向行走的全方位輪。全方位輪，包括輪轂、輥輪，輪轂包括輪轂主體、輥輪支撐架，輪轂主體外圓周處均勻分布安裝斜槽，輥輪通過輥輪軸采用兩端支撐的方式安裝在輥輪支撐架上，輥輪支撐架通過安裝孔安裝在輪轂主體上，全部輥輪在全方位輪上的側(cè)面投影形成一個(gè)整圓。按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案，全方位輪能夠運(yùn)行更加平穩(wěn)、效率更高，而且可用于大型全方位移動(dòng)平臺(tái)上。
文檔編號(hào)B60B19/00GK201970787SQ20102066487
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者俞榮校, 孫曉雨, 尚穎輝, 張健, 張?jiān)ツ? 朱烈新, 李瀚飛, 王冬, 王雙雙, 田鵬, 胡軍中, 趙玉慧, 郭文濤, 鄢雯, 閆永寶, 顏南明, 黃濤 申請人:張?jiān)ツ? 李瀚飛, 浙江美科斯叉車有限公司