一种单电机驱动和转向的履带式底盘

1.本实用新型涉及履带式底盘领域，具体涉及一种单电机驱动和转向的履带式底盘。


背景技术：

2.履带式底盘具有动作灵活、与地面接触面积大、通过性好等优点，广泛应用于工程机械、拖拉机等野外作业车辆。履带式底盘常用两个电机驱动左右履带行进和转向，若两个电机的转速不同就会导致履带式底盘跑偏，而且一般双电机履带式底盘较宽，不太适用于使用场景较窄的场合。
3.为了改进履带式底盘的结构，董大鹏等人曾提出“cn207697862u一种可变档履带机器人底盘”的专利技术方案，上述方案中公开了一种可变档履带机器人底盘，包括底盘支架、对称连接在底盘支架两侧的履带行走机构、电动机、变速箱和减速箱；变速箱一端通过输入法兰和同侧的电动机连接，变速箱另一端通过输出法兰驱动同侧的减速箱；减速箱输出轴带动同侧的履带行走机构。上述方案通过在底盘支架上设置变速箱，使机器人根据路况增加输出扭矩或提高运行速度，进而提高了履带式底盘运行的续航里程。但是该履带式底盘使用两台电机并列驱动，不能保证两个电机的转速完全相同，转速不同就会导致履带式底盘跑偏，而且采用两台电机并列放置的方式会使车体较宽，不太适用于使用场景较窄的场合。
4.因此，提出一种一个电机驱动左右履带行进和转向的底盘，使车身宽度变窄，适用于更多场合是本技术领域待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种单电机驱动和转向的履带式底盘，通过单个电机，减速增扭的齿轮组，同步装置和拨叉，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种单电机驱动和转向的履带式底盘，包括底盘，蓄电池和履带,还包括单个电机，减速增扭的齿轮组，同步装置和拨叉；所述齿轮组包括第一、二、三直齿轮和第一、二、三、四、五锥齿轮，所述同步装置由锁环、花键毂和接合套组成；
8.所述第一直齿轮置于电机的输出轴上，第二直齿轮和第三直齿轮分别啮合在第一直齿轮的左右两侧，第二直齿轮与第一锥齿轮同轴刚性连接，第三直齿轮与第二锥齿轮同轴刚性连接；
9.所述第三锥齿轮啮合在第一锥齿轮左侧，通过左驱动轮轴与左驱动轮连接；
10.所述第四锥齿轮和第五锥齿轮分别啮合在第二锥齿轮的左右两侧，第四锥齿轮和第五锥齿轮通过滚针轴承与右驱动轮轴的一端连接，右驱动轮轴的另一端与右驱动轮连接，同步装置设于第四锥齿轮和第五锥齿轮之间；
11.所述同步装置与右驱动轮轴花键联接，接合套套接在花键毂外表面，锁环设于花键毂两侧，拨叉卡接在接合套的外表面凹槽中；
12.优选的，通过控制电机的正反转和拨叉的左右拨动实现履带式底盘的前进、后退和左右转向；
13.优选的，当控制电机正转，向左拨动拨叉，所述接合套与第四锥齿轮的接合齿圈接合，使左驱动轮和右驱动轮同时逆时针转动，实现履带式底盘前进；
14.优选的，当控制电机反转，向左拨动拨叉，所述接合套与第四锥齿轮的接合齿圈接合，使左驱动轮和右驱动轮同时顺时针转动，实现履带式底盘后退；
15.优选的，当控制电机正转，向右拨动拨叉，所述接合套与第五锥齿轮的接合齿圈接合，使左驱动轮逆时针转动，右驱动轮顺时针转动，实现履带式底盘右转；
16.优选的，当控制电机正转，向左拨动拨叉，所述接合套与第五锥齿轮的接合齿圈接合，使左驱动轮顺时针转动，右驱动轮逆时针转动，实现履带式底盘左转；
17.优选的，所述第三锥齿轮、滚针轴承、第四锥齿轮、同步装置、第五锥齿轮、左驱动轮轴、右驱动轮轴、左驱动轮和右驱动轮处于同一轴线上；
18.优选的，所述齿轮组采用改性pom塑料；
19.作为一种优选的方案,所述第二直齿轮和第三直齿轮的比例相同，第一锥齿轮和第二锥齿轮的比例相同，第三锥齿轮、第四锥齿轮和第五锥齿轮的比例相同；
20.作为一种优选的方案,所述第一直齿轮和第二直齿轮的齿数比为1:4；
21.作为一种优选的方案,所述第一锥齿轮和第三锥齿轮的齿数比为1:2；
22.工作原理：
23.向左/向右拨动拨叉会带动接合套向左/向右移动，接合套会同时与锁环和锥齿轮上的接合齿圈接合，这样锥齿轮转动就会带动花键毂转动，进而带动右驱动轮轴转动,通过控制电机的正反转和拨叉的左右拨动实现履带式底盘的前进、后退和左右转向。
24.接通电源控制电机正转，向左拨动拨叉，使接合套与第三锥齿轮的接合齿圈接合。动力传递路线如下(如图3所示，从左向右看锥齿轮、驱动轮轴、驱动轮的转向)：
25.动力传递路线一：电机(顺时针转)
→
第一直齿轮(顺时针转)
→
第二直齿轮(逆时针转)
→
第一锥齿轮(逆时针转)
→
第三锥齿轮(逆时针转)
→
左驱动轮轴(逆时针转)
→
左驱动轮(逆时针转)；
26.动力传递路线二：电机(顺时针转)
→
第一直齿轮(顺时针转)
→
第三直齿轮(逆时针转)
→
第二锥齿轮(逆时针转)
→
第四锥齿轮(逆时针转)
→
接合套(逆时针转)
→
花键毂(逆时针转)
→
右驱动轮轴(逆时针转)
→
右驱动轮(逆时针转)；
27.从而，左驱动轮和右驱动轮同时逆时针转动驱动履带式底盘前进。同理，当控制电机反转，即第一直齿轮逆时针转动，则左驱动轮和右驱动轮同时顺时针转动驱动履带式底盘后退。
28.接通电源控制电机正转，向右拨动拨叉，使接合套与第五锥齿轮上的接合齿圈接合，动力传递路线如下(如图3所示，从左向右看锥齿轮、驱动轮轴、驱动轮的转向)：
29.动力传递路线一：电机(顺时针转)
→
第一直齿轮(顺时针转)
→
第二直齿轮(逆时针转)
→
第一锥齿轮(逆时针转)
→
第三锥齿轮(逆时针转)
→
左驱动轮轴(逆时针转)
→
左驱动轮(逆时针转)；
30.动力传递路线二：电机(顺时针转)
→
第一直齿轮(顺时针转)
→
第三直齿轮(逆时针转)
→
第二锥齿轮(逆时针转)
→
第五锥齿轮(顺时针转)
→
接合套(顺时针转)
→
花键毂(顺时针转)
→
右驱动轮轴(顺时针转)
→
右驱动轮(顺时针转)；
31.从而，左驱动轮逆时针转动，右驱动轮顺时针转动，实现驱动履带式底盘右转。同理，当控制电机反转，即第一直齿轮逆时针转动，左驱动轮顺时针转动，右驱动轮逆时针转动，实现驱动履带式底盘左转。
32.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
33.本实用新型中，通过设置单个电机驱动履带式底盘，避免履带式底盘行进和转向时，因两个电机的转速不同导致履带式底盘跑偏的问题，只使用一个电机使得车身更窄，结构更简单紧凑，适用于使用场景较窄的场合，不仅可以降低成本和故障率，而且更省电。本实用新型不需要减速器，齿轮组同时有减速增扭的作用，齿轮组采用改性pom塑料，具有质量轻、硬度大、强度高的特点，能够有效降低履带式底盘的重量。
附图说明
34.图1为本实用新型整体结构示意图；
35.图2为本实用新型齿轮组结构示意图；
36.图3为本实用新型同步装置结构示意图；
37.图中：1、底盘；2、蓄电池；3、履带；4、电机；5、第一直齿轮；6、第二直齿轮；7、第三直齿轮；8、第一锥齿轮；9、第二锥齿轮；10、第三锥齿轮；11、滚针轴承；12、第四锥齿轮；13、同步装置；13-1、锁环；13-2、花键毂；13-3、接合套；14、第五锥齿轮；15、拨叉；16-1、左驱动轮轴；16-2、右驱动轮轴；17-1、左驱动轮；17-2、右驱动轮。
具体实施方式
38.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
39.请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：
40.一种单电机驱动和转向的履带式底盘，包括底盘1，蓄电池2和蓄电池3,还包括单个电机4，减速增扭的齿轮组，同步装置13和拨叉15；所述齿轮组包括第一、二、三直齿轮和第一、二、三、四、五锥齿轮，所述同步装置13由锁环13-1、花键毂13-2和接合套13-3组成；
41.所述第一直齿轮5置于电机4的输出轴上，第二直齿轮6和第三直齿轮7分别啮合在第一直齿轮5的左右两侧，第二直齿轮6与第一锥齿轮8同轴刚性连接，第三直齿轮7与第二锥齿轮9同轴刚性连接；
42.所述第三锥齿轮10啮合在第一锥齿轮8左侧，通过左驱动轮轴16-1与左驱动轮17-1连接；
43.所述第四锥齿轮12和第五锥齿轮14分别啮合在第二锥齿轮9的左右两侧，第四锥齿轮12和第五锥齿轮14通过滚针轴承11与右驱动轮轴16-2的一端连接，右驱动轮轴16-2的另一端与右驱动轮17-2连接，同步装置13设于第四锥齿轮12和第五锥齿轮14之间；
44.所述同步装置13与右驱动轮轴16-2花键联接，接合套13-3套接在花键毂13-2外表面，锁环13-1设于花键毂13-2两侧，拨叉15卡接在接合套13-3的外表面凹槽中；
45.本实用新型中，通过设置单个电机4驱动履带式底盘，避免履带式底盘行进和转向时，因两个电机的转速不同导致履带式底盘跑偏的问题，只使用一个电机4使得车身更窄，结构更简单紧凑，适用于使用场景较窄的场合，不仅可以降低成本和故障率，而且更省电。本实用新型不需要减速器，齿轮组同时有减速增扭的作用，齿轮组采用工程塑料材质，具有质量轻、硬度大、强度高的特点，能够有效降低履带式底盘的重量。
46.通过控制电机4的正反转和拨叉15的左右拨动实现履带式底盘的前进、后退和左右转向；
47.当控制电机4正转，向左拨动拨叉15，所述接合套13-3与第四锥齿轮12的接合齿圈接合，使左驱动轮17-1和右驱动轮17-2同时逆时针转动，实现履带式底盘前进；
48.当控制电机4反转，向左拨动拨叉15，所述接合套13-3与第四锥齿轮12的接合齿圈接合，使左驱动轮17-1和右驱动轮17-2同时顺时针转动，实现履带式底盘后退；
49.当控制电机4正转，向右拨动拨叉15，所述接合套13-3与第五锥齿轮14的接合齿圈接合，使左驱动轮17-1逆时针转动，右驱动轮17-2顺时针转动，实现履带式底盘右转；
50.当控制电机4正转，向左拨动拨叉15，所述接合套13-3与第五锥齿轮14的接合齿圈接合，使左驱动轮17-1顺时针转动，右驱动轮17-2逆时针转动，实现履带式底盘左转；
51.所述第三锥齿轮10、滚针轴承11、第四锥齿轮12、同步装置13、第五锥齿轮14、左驱动轮轴16-1、右驱动轮轴16-2、左驱动轮17-1和右驱动轮17-2处于同一轴线上；
52.所述齿轮组采用改性pom塑料；
53.所述第二直齿轮6和第三直齿轮7的比例相同，第一锥齿轮8和第二锥齿轮9的比例相同，第三锥齿轮10、第四锥齿轮12和第五锥齿轮14的比例相同；
54.所述第一直齿轮5和第二直齿轮6的齿数比为1:4；
55.所述第一锥齿轮8和第三锥齿轮10的齿数比为1:2；
56.工作原理：
57.向左/向右拨动拨叉15会带动接合套13-3向左/向右移动，接合套13-3会同时与锁环13-1和锥齿轮上的接合齿圈接合，这样锥齿轮转动就会带动花键毂13-2转动，进而带动右驱动轮轴16-2转动,通过控制电机4的正反转和拨叉15的左右拨动实现履带式底盘的前进、后退和左右转向。
58.接通电源控制电机4正转，向左拨动拨叉15，使接合套13-3与第三锥齿轮10的接合齿圈接合。动力传递路线如下(如图3所示，从左向右看锥齿轮、驱动轮轴、驱动轮的转向)：
59.动力传递路线一：电机4(顺时针转)
→
第一直齿轮5(顺时针转)
→
第二直齿轮6(逆时针转)
→
第一锥齿轮8(逆时针转)
→
第三锥齿轮10(逆时针转)
→
左驱动轮轴16-1(逆时针转)
→
左驱动轮17-1(逆时针转)；
60.动力传递路线二：电机4(顺时针转)
→
第一直齿轮5(顺时针转)
→
第三直齿轮7(逆时针转)
→
第二锥齿轮9(逆时针转)
→
第四锥齿轮12(逆时针转)
→
接合套13-3(逆时针转)
→
花键毂13-2(逆时针转)
→
右驱动轮轴16-2(逆时针转)
→
右驱动轮17-2(逆时针转)；
61.从而，左驱动轮17-1和右驱动轮17-2同时逆时针转动驱动履带式底盘前进。同理，当控制电机4反转，即第一直齿轮5逆时针转动，则左驱动轮17-1和右驱动轮17-2同时顺时针转动驱动履带式底盘后退。
62.接通电源控制电机4正转，向右拨动拨叉15，使接合套13-3与第五锥齿轮14上的接
合齿圈接合，动力传递路线如下(如图3所示，从左向右看锥齿轮、驱动轮轴、驱动轮的转向)：
63.动力传递路线一：电机4(顺时针转)
→
第一直齿轮5(顺时针转)
→
第二直齿轮6(逆时针转)
→
第一锥齿轮8(逆时针转)
→
第三锥齿轮10(逆时针转)
→
左驱动轮轴16-1(逆时针转)
→
左驱动轮17-1(逆时针转)；
64.动力传递路线二：电机4(顺时针转)
→
第一直齿轮5(顺时针转)
→
第三直齿轮7(逆时针转)
→
第二锥齿轮9(逆时针转)
→
第五锥齿轮14(顺时针转)
→
接合套13-3(顺时针转)
→
花键毂13-2(顺时针转)
→
右驱动轮轴16-2(顺时针转)
→
右驱动轮17-2(顺时针转)；
65.从而，左驱动轮17-1逆时针转动，右驱动轮17-2顺时针转动，实现驱动履带式底盘右转。同理，当控制电机4反转，即第一直齿轮5逆时针转动，左驱动轮17-1顺时针转动，右驱动轮17-2逆时针转动，实现驱动履带式底盘左转。
66.上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。