一种带阻尼结构的无轮胎轮子论文和设计-张伟杰

全文摘要

本实用新型公开了一种带阻尼结构的无轮胎轮子。轮辐结构为带阻尼结构，轮缘外不设有轮胎，轮缘外表面上设有交叉半圆环结构；带阻尼结构为连接在轮缘和轮毂之间的多个沿圆周间隔均布的阿基米德螺线段，交叉半圆环结构为布置于轮缘外表面上且沿周向间隔均布的多个交叉半圆环单元。本实用新型能够有效吸收能量减轻震动，能增大摩擦并减小磨损，适应特殊的工况如月球车、火星车、装甲车等。

主设计要求

1.一种带阻尼结构的无轮胎轮子，包括轮辐、轮缘和轮毂，其特征在于：所述的轮辐结构为带阻尼结构，轮缘外不设有轮胎，轮缘外表面上设有交叉半圆环结构。

设计方案

1.一种带阻尼结构的无轮胎轮子，包括轮辐、轮缘和轮毂，其特征在于：

所述的轮辐结构为带阻尼结构，轮缘外不设有轮胎，轮缘外表面上设有交叉半圆环结构。

2.根据权利要求1的一种带阻尼结构的无轮胎轮子，其特征在于：

所述的带阻尼结构为连接在轮缘和轮毂之间的多个沿圆周间隔均布的阿基米德螺线段，多个阿基米德螺线段的旋向相同，多个阿基米德螺线段的起始点均为轮子的圆心，使得轮辐、轮缘和轮毂之间一体成型；所述的交叉半圆环结构为布置于轮缘外表面上且沿周向间隔均布的多个交叉半圆环单元，每个交叉半圆环单元是由两个截面为半圆的条形结构中央相交叉后布置于轮缘外表面，两个条形结构沿与轮子的轴线呈45°夹角布置。

3.根据权利要求1的一种带阻尼结构的无轮胎轮子，其特征在于：

所述的阿基米德螺线段的曲线函数和轮缘、轮毂的径向尺寸之间的关系是：阿基米德螺线的起点为轮子的轴心，阿基米德螺线的参数方程为：

x_{t<\/sub>＝a*t*cos(b*t)，y_{t<\/sub>＝a*t*sin(b*t)}}

其中，a表示形状参数，b表示距离参数，t表示自变量，x_{t<\/sub>表示随t变化的横坐标，y_{t<\/sub>表示随t变化的纵坐标。}}

4.根据权利要求1的一种带阻尼结构的无轮胎轮子，其特征在于：

所述的交叉半圆环单元中轮缘的径向尺寸和半圆截面的径向尺寸之间比值范围是13～14。

5.根据权利要求1的一种带阻尼结构的无轮胎轮子，其特征在于：

所述的无轮胎轮子的轮辐、轮缘和轮毂采用碳钢制成。

6.根据权利要求1的一种带阻尼结构的无轮胎轮子，其特征在于：

所述的交叉半圆环结构采用巴氏合金。

7.根据权利要求1的一种带阻尼结构的无轮胎轮子，其特征在于：

所述的无轮胎轮子应用于特殊工况的表面，作为月球车、火星车、装甲车上的轮子。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种轮子，尤其是设计一种带阻尼结构的无轮胎轮子。

背景技术

传统的轮子依靠充气的轮胎减轻震动，这种方式结构简单，价格低廉，但是充气式的轮胎不适用于一些特殊工况，如月球车等在真空状态下工作的机器。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提出了一种带阻尼结构的无轮胎轮子，提高了可靠性，没有爆胎的风险，适用于装甲车的轮子，减轻震动方式是通过吸收消耗震动的能量。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型包括轮辐、轮缘和轮毂，所述的轮辐结构为带阻尼结构，轮缘外不设有轮胎，轮缘外表面上设有交叉半圆环结构。带阻尼结构能够有效吸收能量减轻震动；无轮胎以适应特殊的工况如月球车、火星车、装甲车等；交叉半圆环结构能增大摩擦且同时减小磨损。

所述的阿基米德螺线段的曲线函数和轮缘、轮毂的径向尺寸之间的关系是：阿基米德螺线的起点为轮子的轴心，阿基米德螺线的参数方程为：

x_{t<\/sub>＝a*t*cos(b*t)，y_{t<\/sub>＝a*t*sin(b*t)}}

其中，a表示形状参数，b表示距离参数，t表示自变量，x_{t<\/sub>表示随t变化的横坐标，y_{t<\/sub>表示随t变化的纵坐标。}}

具体实施中，a的范围是30～60，b范围是2～4，根据轮子的大小确定。

所述的交叉半圆环单元中轮缘的径向尺寸和半圆截面的径向尺寸之间比值范围是13～14。

交叉半圆环单元的布置数量为10～16。

所述的无轮胎轮子的轮辐、轮缘和轮毂采用碳钢制成。

所述的交叉半圆环结构采用巴氏合金。

所述的无轮胎轮子应用于特殊工况的表面，作为月球车、火星车、装甲车上的轮子。

本实用新型以轮辐的特殊结构能有效来吸收能量减轻震动。图1所示，本实用新型轮子的轮辐结构采用阿基米德螺线，其起始点为轮子的圆心。本实用新型利用了阿基米德螺线曲线结构中弯曲弹性特点，将轮辐结构设计成阿基米德螺线的形状。轮子在受到径向载荷冲击时，轮辐结构通过弹性变形吸收能量减轻震动。以适应特殊的工况，如月球车等。

本实用新型具有的有益效果：

1.无轮胎，满足特殊工况，如月球车等；

2.带阻尼的结构减轻了震动，取代传统的充气式轮胎减震；

3.轮子外圆均匀分布的交叉半圆环结构能增大摩擦并减小磨损。

附图说明

图1是本实用新型无轮胎轮子的整体结构示意图；

图2是轮子外圆的局部示意图。

图3是轮子的立体图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的轮子包括轮辐、轮缘和轮毂，轮辐连接于轮缘和轮毂之间，轮辐、轮缘和轮毂采用碳钢一体制成。轮辐结构为带阻尼结构，轮缘外不设有轮胎，轮缘外表面上设有交叉半圆环结构，交叉半圆环结构采用巴氏合金减小磨损。带阻尼结构能够有效吸收能量减轻震动；无轮胎以适应特殊的工况如月球车、火星车、装甲车等；交叉半圆环结构能增大摩擦且同时减小磨损。

如图1所示，带阻尼结构为连接在轮缘和轮毂之间的多个沿圆周间隔均布的阿基米德螺线段，多个阿基米德螺线段的旋向相同，多个阿基米德螺线段的起始点均为轮子的圆心，使得轮辐、轮缘和轮毂之间一体成型；多个阿基米德螺线段相交叉处、阿基米德螺线段两端分别连接到轮缘和轮毂处也是一体制造成型。

阿基米德螺线的参数方程为：

x_{t<\/sub>＝a*t*cos(b*t)，y_{t<\/sub>＝a*t*sin(b*t)}}

具体实施中，a的范围是50，b范围是3。

当轮子受到径向载荷冲击时，轮辐结构由于阿基米德螺线良好的弯曲曲线结构弹性会产生弹性变形吸收能量，达到减轻震动的目的。

如图2和图3所示，交叉半圆环结构为布置于轮缘外表面上且沿周向间隔均布的多个交叉半圆环单元，每个交叉半圆环单元是由两个截面为半圆的条形结构中央相交叉后布置于轮缘外表面，两个条形结构均不平行于轮子轴向，沿与轮子的轴线呈45°夹角布置。

具体实施中，截面为半圆的条形结构为截面为半圆的拉伸结构，其中半的中心轴线位于轮缘外周面上。

交叉半圆环单元中轮缘的径向尺寸和半圆截面的径向尺寸之间的比值是14.8，交叉半圆环单元的布置数量为12。

本实用新型的工作原理过程是：

将本实用新型轮子装在月球车、火星车、装甲车上，在特殊工况表面滚动时，轮子回转时受到径向载荷冲击，轮辐的阿基米德螺线结构会产生轻微变形，吸收震动的能量，减轻震动替代了传统的轮胎的减震功能。同时，轮子外圆的交叉结构增大了摩擦，其采用耐磨材料减小了磨损。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

设计图

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