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履带式双人休闲运动车的研制

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  • 发布时间:2015-01-10
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张印,等:履带式双人休闲运动车的研制 5骑行式运动的器械更是多种多样,如多人自行车、沙滩自行车、雪地自行车、水上 自行车等,但这些车辆的主体结构基本还是传统的形式,无法进行双人协作与配合的骑行训练,现有的休闲娱乐类器械已难以满足人们的需求。

为满足人们对休闲娱乐器械的更高需求,在分析已有休闲娱乐类器械的基础上,我们从国情出发,自主创新成功研制出履带式双人休闲运动车,能同时作为休闲娱乐、运动益智、健身竞技类器械使用,可适于沙滩、草地、雪地和不平坦道路的行驶。它改变了传统的休闲运动 自行车前轮导向、后轮驱动的行走方式,能强化训练双人协作与操作的技巧,有利于休闲运动和娱乐益智,具有结构合理、骑行灵活、通过性强等特点,适用于各类休闲场所使用,供人们休闲娱乐;同时,也可以作为竞技类器械使用,能很好地锻炼两个人的配合协调能力。对促进我国健身休闲运动器械的发展具有现实意义和良好应用前景。该车现已申报国家专利 3项,其中 1项已获专利授 权:履 带式 双 人 休 闲运 动 车,专利 号:ZL201120342086.8;能自适应变距传动的自行车驱动机构,专利申请号:201220088424.4;双人运动车座舱的平衡滚筒机构,专利申请号:201220108814.3。

l 总体结构与主要技术参数1.1 总体结构与工作原理履带式双人休闲运动车主要由两套独立的左右履带行走机构、自适应随动变距传动机构 、三角形支架、驾驶舱平衡滚筒、制动系统、保护装置等组成,整车单侧总体结构示意图如图 1所示。

1 , 41.履 带行走机构 2.三角形 支架 3.驾驶舱 平衡滚筒 4.自适应随动变距传动机构图 1 履带式双人休闲运动车总体结构示意图履带式双人休闲运动车的左右履带行走机构为三角形立体设计 ,具有较高的通过性和平衡性;驱动机构的脚踏行走机构通过自适应随动变距传动机构带动左右履带行走机构行走,可保证在通过不平坦道路 、坡路时,履带行走机构和驱动机构相对变化时的绝对传动距离不变;驾驶舱平衡滚筒独立悬挂在左右履带行走机构上,在坡度变化时能不断自动调整,使骑行者始终处于舒适状态;两侧独立的制动系统设计,具有辅助转向、刹车的功能,单边使用可实现履带车的360。原地调头 。

1.2 主要技术参数根据骑行的实际需要及结构条件,确定了履带式双人休闲运动车的主要技术参数如表 1所示。

表 1 履带式双人休闲运动车主要技术参数参 数 数 值整车外形尺-,j-(长 ×宽×高)/rDJnm m ×I/li/1整车质量/kg行驶速度/krn·h。

最小转弯半径/man最大越障宽度/ram1870× l100× 1700≤89.75-7l202O12004002 关键部件设计2.1 驱动机构及传动机构(1)传动机构传动机构是该车的核心工作部件,为适应履带车不同行走状态的传动要求,发明了自适应随动系统的变距驱动机构,主要由脚踏板、传动链轮、传动架 、链条、活动铰链、驱动轮等组成。其单侧传动机构示意图如图2所示。

1 2 4 5 61.脚踏板 2.脚踏链轮 3.传动架 4.活动支架 5.活动铰链 6.驱动轮图2 履带式双人休闲运动车单侧传动机构结构示意图履带式双人休闲运动车骑行过程中,骑行者踩脚踏板的动力通过 自适应随动变距传动机构来驱动左右履带行走∨踏板及链轮均安装在传动架上,传动架固连在履带车驾驶舱平衡滚筒上(如图 1所示),与驾驶舱平衡滚筒始终处于相对静止状态,在不同路面行驶时自适应随动变距传动机构能随驾驶舱平衡滚筒的转动进行 自适应调节。调节过程中,驾驶舱平衡滚筒圆心与驱动轮轴心问的相对距离始终不变,同时由于铰链 5处为自由铰链(见图2),因6 窦 验 室 科此可以实现变距变角度传动,可以保证行走机构相对变化时的绝对传动距离(即链条长度)不变,这样就可 以满足履 带车处 于不 同行走状态 时的传动要求。

(2)传动机构运动分析图3 履带式双人休闲运动车传动机构运动分析图图3为履带式双人休闲运动车传动机构的运动分析图。0点为驾驶舱平衡滚筒圆心,履带车运动过程中,驾驶舱平衡滚筒在重力作用下能随不同路面不断转动,平衡滚筒圆心 0相对履带车的位置保持不变,转动时 0 点处的链轮以 0点为圆心,在O0,为半径的圆弧上运动,0,点处的链轮以 0 点为圆心,在 0 0 为半径的圆弧上运动。同时 0 点处的链轮以0 点为圆心,在 0。0 为半径的圆弧上运动,且 0 0 与 0:0 的长度相等,则 0。点的位置唯-,即传动机构 自由度 n1。整个传动过程中,0,点与 0 点间的相对距离不断变化,而 0点与 0点间的相对距离保持不变,这样自适应随动变距传动机构就可以实现变距变角度传动,并能保证行走机构相对变化时的绝对传动距离(即链条长度)不变,从而满足履带车处于上下坡不同行走状态时的传动要求。

2.2 行走机构履带式双人休闲运动车左右履带行走机构为三角形立体设计 ,主要由左右履带、导向轮、仿形机构等组成。行走机构充分利用了橡胶履带重量轻、接地面积大、附着能力强、接地比压孝跨沟越埂能力强等特点 m J,从而有效地增强了履带车行进时的通过性及平稳性,也能够起到吸振、降噪的效果;导向轮轮缘设计有 V型槽,能对履带车进行导向,同时可有效防止履带滑脱;仿形机构能随不同路面的变化进行仿形,保证地面附着力,防止因附着力不足而失效 ,同样增强了履带车的通过性及平稳性。

2.3 驾驶舱驾驶舱采设计了平衡滚筒,其结构如图4所示。

平衡滚筒悬挂在旋转支撑轮的轮槽内,能在轮槽内进行转动而不滑脱。在平衡滚筒内安装有座椅,且椅面高度设计低于平衡滚筒的圆心,这样当履带车在不平坦路面行驶时,平衡滚筒在重力作用不断进行 自适应调节,从而保证上下坡不同路面行驶时都和水平路面行驶时的坐姿状态相同,使骑行者感觉比较舒适。

1 , 4 71.三角形支架 2.旋转支撑轮 3.平衡滚筒 4.座椅 5.自适应随动变距传动机构图4 驾驶舱平衡滚筒结构示意图2.4 其他部件设计(1)清扫装置当履带式双人休闲运动车灰尘及泥水较多的路面时,灰尘及泥土会随着履带的运动而运动,当运行到某-高度时会在重力作用下掉落,掉落过程中很容易落在骑行者的身上或履带车的其他部件上。为防止灰尘及泥土粘连在履带上并随履带-起运动,在两侧驱动轮上部的履带外侧,安装有清扫刷,履带车行进时,通过清扫刷与履带间的接触将灰尘及泥土从履带上扫掉。

(2)制动系统履带式双人休闲运动车没有设计单独的转向系统,而是利用履带车两侧的速度差进行转向。为使履带车行进时能按要求顺利转向,同时满足制动需要,保证安全性,履带车设置有制动系统,主要由安装在驱动轮上的刹车碟片、碟器、刹车闸线及安装在平衡滚筒内的刹车把手等组成。

履带式双人休闲运动车行进过程中,当左右脚踏板转速相等时直线前进,当左脚踏板转速大于右脚踏板(或右边制动)时向右转弯,当右脚踏板转速张印,等:履带式双人休闲运动车的研制 7制动)时向左转弯,能实现运动车具有休闲娱乐、运动益7能,具有良好的娱乐性、适用殳明了自适应随动变距传动机木闲运动车改变了传统的休闲.后轮驱动的行走方式,能强化拘技巧,有利于休闲运动和娱、骑行灵活、通过性强等特点,吏用,供人们休闲娱乐。同时,搭械使用,能很好地锻炼两个促进我国健身休闲运动器械阳良好应用前景。

,在华中农业大学工科基地进1图 5所示。试验时由双人配n/h性能试验现场:能稳定、可靠性好,且操作简应 性强。试验测验结果为:行最大承载质量 120 kg,最大爬半径 1200 mm,最大越障宽度有较高的通过性和平衡性。

(2)驱动机构的脚踏行走机构通过 自适应随动变距传动机构带动左右履带行走机构行走,可保证在通过不平坦道路及上下坡路时,履带行走机构和驱动机构相对变化的绝对传动距离不变,保证不同夹角时的传动要求。

(3)驾驶舱平衡滚筒独立悬挂在左右履带行走机构上 ,坡度变化时能不断自动调整,使骑行者始终处于垂直于路面的舒适坐姿。

(4)两侧独立的制动系统设计 ,具有辅助转向、刹车的功能,单边使 用可实现履带 车的 360。原地调头。

(5)试验测试结果为:履带式双人休闲运动车行驶速度为5~7 km·h~,最大承载质量为 120 kg,最大爬坡角度为20。,最小转弯半径 1200 mm,最大越障宽度400 mm。

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