专利名称:差动足八足步行机的制作方法
本发明涉及一种用于宇宙开发，海底作业，以及战场等恶劣地面上的非轮式行走机械。
在上述各种恶劣地面上运动，非轮式行走机械(即步行机)比起轮式车来具有更大的适应性。近年来，世界各国对此做了大量的研究工作，先后提出过多种设计方案。如美国专利4，202，423，美国专利4，334，587，苏联专利569474，苏联专利649610，苏联专利676698等。但它们普遍存在着或者结构和控制复杂，或者承载能力很低，或者通过性能差，或者不能转变等缺点，离实用还有一定距离。最近申报的中国专利85101708(申请号)，是目前较先进的一种。它克服了前述一些缺点，能够承载，能够转弯，据介绍可以实用。但它采用的是液压或气压传动，结构和控制仍比较复杂。
本发明提出一种纯机械的差动足八足步行机，同样克服了前述那些缺点，有较大承载能力，通过性良好，可以转弯，符合实用要求。并且结构相对简单，工作可靠。
本发明是通过如下设计实现的。图1是本步行机的俯视示意图。本发明的步行机的主体，由对称布置的左右两个分动齿轮箱〔1〕和〔2〕经横梁〔52〕连接而成。每个分动齿轮箱内，各含两排齿轮，并分别从箱体两侧各伸出两个由齿轮驱动的曲柄〔12〕和〔13〕;〔14〕和〔15〕;〔16〕和〔17〕;〔18〕和〔19〕。每两个曲柄共同拖动一个足架(分别为〔3〕、〔4〕、〔5〕和〔6〕)。左分动齿轮箱的外侧两曲柄与右分动齿轮箱的内侧两曲柄取向一致，且同步运动;左分动齿轮箱内侧两曲柄与右分动齿轮箱外侧两曲柄取向一致，也是同步运动。而同一分动齿轮箱(左箱或右箱)内外两侧曲柄的取向则相错180°(无差动时)。全部曲柄均通过齿轮传动系统由一个动力源〔M〕拖动，因此它们的动作全部是协调一致的。当曲柄由动力拖动做匀速转动时，位于两分动齿轮箱内外两侧的与曲柄相连的四个足架就将两两一组地轮流着地，并带动机体爬行。此时，机体的运动轨迹将是一个以曲柄长度为半径的半园连成的曲线(图3)。这种运动轨迹，水平速度波动大，惯性冲击强烈;垂直起伏也大，动力很高。此外，这种基本运动形态尚不能实现转弯。
针对于此，本发明进一步提出，在传动系统中插入差动运动机构，使各曲柄在一个运动周期内的前半个时期运动快些(对应转角大于180°)，后半时期运动慢些(对应转角小于180°)，并利用运动慢的那半个时期的曲柄运动触地，做立足相拖动机体前进。这样，机体的运动轨迹就将是一个仍以曲柄长度为半径的，但却小于半园的一连串小园弧连成的曲线(图4)，显然，机体的水平速度波动及垂直起伏均大大降低了，同时，步距也有所减小。小园弧的长度，取决于插入的差动运动量的大小。差动量大些，小园弧的长度就小些，机体运动的稳定性的改善就大些，同时步距也将有较大的减小。反之，差动量小些，小园弧的长度就大些，机体运动稳定性的改善就小些，同时步距的减少也小些。
再利用插入的差动运动量能够改变步距这一点，本发明通过使左右两分动齿轮箱的曲柄运动差动量不同的方法，使步行机左右两侧步距不同，从而解决了步行机的转向问题，即，当左分动齿轮箱两侧的曲柄运动的差动量比右分动齿轮箱的大时，机体左侧的步距就会比右侧小，机体就向左转;反之就向右转。
本发明的实施方案如下。仍见图1。动力源〔M〕的动力经齿轮〔7〕〔8〕和〔7〕〔9〕分别带动前后两轴〔10〕和〔11〕转动。前后两轴又将转动分别向左右传送，并各经过一个行星齿轮减速箱〔20〕〔21〕〔22〕〔23〕分前左，前右，后左和后右四路，分别通过轴〔34〕〔35〕〔36〕和〔37〕传入左右两个分动齿轮箱，分别带动左分动齿轮箱〔1〕的内外两侧曲柄〔12〕〔13〕〔14〕〔15〕，和右分动齿轮箱〔2〕的内外两侧曲柄〔16〕〔17〕〔18〕〔19〕转动。四个行星齿轮减速箱均以内中心轮为输入端，以行星轮架为输出端。当外中心轮固定时，输出与输入均为匀速转动，且有一定的减速比。但我们这里将外中心轮〔30〕和〔31〕分别经连杆〔24〕和〔25〕与滑销〔26〕和〔27〕相连，因此，当滑销随齿轮〔28〕做园周运动时，就会使外中心轮前后摇动起来。齿轮〔28〕经齿轮〔29〕〔10〕〔8〕和〔7〕亦由动力源〔M〕带动，转速与行星轮输出端无差动时相同。这样，在一个运动周期内，当外中心轮被连杆带着向前摇动时，将使行星减速器输出端的转速加快些;而当外中心轮被连杆带着向后摇动时，就将使行星减速器输出端的转速减慢些，从而造成差动转动。
同一分动齿轮箱内外两侧的曲柄的差动运动应当相错180°(即一侧增速时，另一侧应为减速)，为此，我们将前后两轴的同侧外中心轮〔30〕和〔32〕以及〔31〕和〔33〕分别用外齿啮合在一起，并使它们分别能合用一个连杆，引入差动运动。
与连杆相连的滑销〔26〕和〔27〕的回转半径通过罗杆〔28〕和〔29〕分别连续可调，这样就可以分别调节左右两个分动齿轮箱的曲柄转动的差动量，使步行机左右两侧步距不同，从而实现转弯。
调节罗杆〔38〕和〔39〕的外端各有一个摩擦轮〔40〕和〔41〕，它们的两侧又分别包围着一个可轴向滑动但不能转动的摩擦盘〔42〕和〔43〕。当沿轴向滑动摩擦盘使之接触到连着罗杆的摩擦轮时，就会使罗杆转动从而改变滑销的回转半径，继而改变差动量。如果向左滑动摩擦盘使之擦动摩擦轮右侧能使其差动量变小的话，那么向右滑动摩擦盘使之擦动摩擦轮左侧就能使其差动量变大。
为了进一步提高步行机对不平坦地面的适应能力，可以不让足架直接触地，而在每个足架的前后两端各装上一个具有前后两个着地点的摇足〔44〕〔45〕〔46〕〔47〕〔48〕〔49〕〔50〕〔51〕。摇足的安装轴可以与足架与曲柄的连接轴重合或不重合。这样，就构成了一个具有8个足，16个着地点的步行机。8支摇动足均有弹簧支承在足架上，以保持对足架的相对位置并减震(参见图2)，同时保留全部随机自由度。更进一步地在每个摇足的外端，还可以再加一个活动段(图中未示)以再次提高对地面的适应力。
权利要求
1.一种由左分动齿轮箱[1]，右分动齿轮箱[2]，横梁[52]，曲柄[12]～[19]足架[3]～[6]摇足[44]～[51]以及差动传动系统组成的八足步行机，其特征是传动系统中插有差动运动机构，各曲柄的转动为非匀速的差动运动，而且左右两个分动齿轮箱带动的曲柄的差动运动量分别独立可调。
2.根据权利要求
1所规定的步行机，其特征是左右两个分动齿轮箱的内外两侧各有两个外伸的曲柄〔12〕〔13〕，〔14〕〔15〕，〔16〕〔17〕，〔18〕〔19〕，一个在前，一个在后，并由足架将它们联系在一起。
3.根据权利要求
1所规定的步行机，其特征是足架〔3〕～〔6〕上装有摇足〔44〕～〔51〕，由摇足接触地面。
4.根据权利要求
1、3所规定的步行机，其特征是摇足安装轴与连接曲柄和足架的轴的轴线重合。
5.根据权利要求
1、3所规定的步行机，其特征是摇足安装轴与连接曲柄和足架的轴的轴线不重合，而是位于足架外伸的一个位置上。
6.根据权利要求
1、3、4、5所规定的步行机，其特征是摇足与足架之间置有定位兼防震弹簧。
7.根据权利要求
1所规定的步行机，其特征是差动传动系统含四个行星轮系〔20〕〔21〕〔22〕〔23〕，它们分别驱动左分动齿轮箱的内外两侧曲柄和右分动齿轮箱的内外两侧曲柄。
8.根据权利要求
1、7所规定的步行机，其特征是，四个行星轮系均由内中心轮输入，行星轮架输出，由外中心轮引入差动运动。
9.根据权利要求
1、8所规定的步行机，其特征是差动运动是从由连杆，外中心轮，机架和使滑销做园周运动的罗杆组成的四杆机构中取得的，并通过连杆传给外中心轮。
10.根据权利要求
1、9所规定的步行机，其特征是，滑销的回转半径通过它所在的罗杆连续可调。
11.根据权利要求
1、10所规定的步行机，其特征是，调节罗杆〔38〕或〔39〕的外端装有摩擦轮〔40〕或〔41〕，它们可分别以其左侧或右侧与各自摩擦盘接触，从而使罗杆转动，进行调节。
12.根据权利要求
1、8、9、10、11所规定的步行机，其特征是，驱动左(或右)分动齿轮箱的两个差动轮系的两个外中心轮〔30〕〔32〕(或〔31〕〔33〕)是通过外齿啮合在一起的，从而实现同步反向差动并合用一个连杆引入差动运动。
专利摘要
差动足八足步行机主体由左右两个分动齿轮箱经横梁连接而成。左右两分动齿轮箱的两侧均设有与箱中伸出的曲柄相连的足架，足架前后两端装有摇足，使其对凸凹不平的恶劣地面有很高的适应能力和通过能力。该步行机的传动系统中插入了差动装置，能使足架做非匀速周期转动，大大改善了步行机运动的平稳性。同时，通过分别调节左右两侧足架差动量，使其步距发生差异的方法，解决了步行机的转向问题。该机承载能力大，通过性好，运行较平稳且功耗较低，是一种实用的步行机械。
文档编号B62D57/02GK86107599SQ86107599
公开日1988年10月12日 申请日期1986年11月4日
发明者任长春 申请人:长春光学精密机械学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan