CN113002654A - 一种四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械工程技术领域，公开了一种四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构及控制方法，轮毂连接关节与连杆结构连接，连杆结构设置有第一连杆和第二连杆；第一连杆通过第一转动副结构与第二连杆连接，第一转动副结构与第三连杆连接，第三连杆与第一车身连接关节连接；第二连杆通过第二转动副结构与可伸缩杆连接，可伸缩杆与第三车身连接关节连接，第二转动副结构与第四连杆连接，第四连杆与第二车身连接关节连接。本发明利用仿生学思维针对车辆平台进行设计，有效提高了悬架机构提供给车体的垂向动行程，而且各个车轮实现独立可调可控，极大的提高了车辆平台应对特种环境时的通过能力。

Description

一种四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构及控制方法

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，尤其涉及一种四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构及控制方法。

背景技术

目前，伴随着社会的发展进步，人类对于车辆平台的要求不再仅限于日常运输，而是逐渐面向更多元化的使用环境，特别是在一些特种环境内的作业，一辆好的功能性车辆往往可以起到事半功倍的效果，它可以极大地降低相关工作人员的运输工作量，进而有效提高任务完成率以及成功率。

面向特种环境的车辆平台往往面临的最大难题就是行驶环境的复杂性，该类环境要求车辆平台具有足够的通过性，而悬架的结构设计在其中担任决定性的作用。

常见的传统悬架结构分类中最具代表性也是目前车辆领域使用最多的是多连杆式以及麦弗逊式悬架，近年来技术发展愈发成熟的主动悬架以及空气悬架也大大增强了车辆的行驶稳定性，但是此类传统的悬架结构形式始终受其自身结构以及车身布置的约束，无法实现较强的通过能力，悬架的垂向动行程始终无法实现质的飞跃，而设计开发新的悬架形式是实现量变到质变的重要方式。

1984年，美国俄亥俄州立大学的McGhee教授设计了历史上第一个用电子计算机控制的足式机器人OSU Hexapod；2008年，波士顿动力在Youtube上发布了最新的机器人“大狗”的测试视频，从此声名鹊起。足式机器人的崛起为悬架设计提供了很大的启发，近年来轮腿式的机构设计理念以及相关专利技术层出不穷，但是大多停留于机器人层面，始终没有出现一款专为车辆平台设计的轮腿式悬架机构。

而车辆平台在当下乃至未来必定是从事运输的第一选择，其运动能力的优越性是不可替代的，有鉴于此，有必要针对车辆平台的相关特点设计一套专用的轮腿式悬架机构，提高其在特种环境下的通过能力。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统的悬架结构形式始终受其自身结构以及车身布置的约束，无法实现较强的通过能力。

解决以上问题及缺陷的难度为：传统的车辆悬架结构受传动部分的影响一般只能布置于车身内部，表现为包裹式，考虑到车身框架的设计问题以及传动系统的布置路线问题，悬架部分始终只能实现小范围的垂向行程以解决普通的道路起伏带来的车身颠簸以及摆动等。而且由于空间的限制，只有很少一部分高档车辆才可以配备主动调节悬架，而且其调节行程是远远达不到特种工作环境的需求的。

解决以上问题及缺陷的意义为：在特种环境下的工作车辆，往往面对的不再是一般路面，需要通过更为复杂恶劣的路面，因此需要新的悬架形式，但是一般现有悬架形式均不能实现质的飞跃，只能在传统模式下尽可能增大垂向调节能力，这显然是不能满足要求的，因此一种结合传动系统的新形式大行程可调悬架是迫切需要的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构及控制方法。

本发明是这样实现的，一种四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构设置有轮毂连接关节；

轮毂连接关节与连杆结构连接，连杆结构设置有第一连杆和第二连杆；

第一连杆通过第一转动副结构与第二连杆连接，第一转动副结构与第三连杆连接，第三连杆与第一车身连接关节连接；

第二连杆通过第二转动副结构与可伸缩杆连接，可伸缩杆与第三车身连接关节连接，第二转动副结构与第四连杆连接，第四连杆与第二车身连接关节连接。

进一步，所述第一车身连接关节位于车体上，第二车身连接关节和第三车体连接关节位于车体。

进一步，所述车体通过第一转动轴与车轮连接，车体通过第一紧固连接螺栓组固定有连杆密封盖。

进一步，所述第一转动轴端部设置有轴向限位结构。

进一步，所述连杆密封盖外侧安装有支撑轮毂，支撑轮毂内部设置有轴承间限位圈，支撑轮毂与车轮轮毂连接。

进一步，所述第一车身连接关节设置有连接杆，连接杆通过车体间固连螺栓组与车体连接。

进一步，所述连接杆内部安装有第二传动轴，第二传动轴上侧设置有轴承限位结构和支撑环。

进一步，所述连接杆通过紧固连接螺栓组与防尘盖连接。

进一步，所述连接杆上设置有开孔。

本发明的另一目的在于提供一种所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构的四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构控制方法，所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构控制方法，包括：

首先车轮部分与悬架之间的连接主要是通过一号连杆的一端进行连接，其中包括固定件的装配固连以及运动件的传动连接，主要连接点为轮毂连接关节；轮毂固定部分通过螺栓组与一号连杆形成固定连接，轮毂运动部分通过花键获得动力传动；

整个悬架与车体之间主要有三个连接点，分别为第一车身连接关节、第二车身连接关节和第三车身连接关节三个点，其中第一车身连接关节除了基本的转动副之外，还要获得车内提供的动力进而传递给车轮部分；而第二车身连接关节和第三车身连接关节形成两个基本的转动副，三个点构成整个连杆结构的三个基本固定点；

内部传动的传动路线为第一车身连接关节-第一转动副结构-轮毂连接关节属于长距离平行轴传动，经过对于所需传递力矩、功率的计算，选择链传动，使用“H”型布置用以径向力的平衡。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明利用仿生学思维针对车辆平台进行设计，有效提高了悬架机构提供给车体的垂向动行程，而且各个车轮实现独立可调可控，极大的提高了车辆平台应对特种环境时的通过能力；与此同时机构实现模块化，可以实现灵活布置，不受车体限制，可以根据需求进行组合，通用性较好；解决了车辆平台悬架动行程不足导致的通过性不足的问题。

本发明中的摆杆-摆杆机构与双连杆机构的组合形成可调的悬架机构，其中双连杆机构将直线运动转化为摆动的作用，而摆杆-摆杆机构则将摆动传递最终形成车体的垂向升降运动。本发明在以上机构的基础上结合机械设计相关知识设计完成了一套可以应用于车辆的悬架系统，该系统具有良好的可调性，并使车辆实现较好的通过性；本发明将传动系统灵活地布置于悬架系统框架内，使其动力传输不受断点的影响。

本发明可以实现传统悬架无法达到的超大垂向动行程，大大提高了车辆平台的通过能力以及机动性；本发明在越野以及类似的恶劣环境下，整个车体可以进行升高运动，以获得更高的通过能力；本发明在路面较好的行驶环境下，整个车体可以进行下降运动，以适应高速行驶状态，提高稳定性；本发明在行驶路面不平的情况下，四个独立分开的悬架可以通过配合运动，保证车体的平衡，从而使得车辆行驶更加稳定，乘员以及设备的运输平顺性更好。本发明将油气弹簧布置于本机构内，在实现可调能力的基础上，还能同时起到良好的减振的作用。本发明除了具有较大垂向调整能力的特点外，还具备另外一个特性，就是模仿青蛙进行一定程度的微跳跃运动，悬架上升过程会产生一定的速度，因此如果油气弹簧部分可以达到足够的运动速度，车辆就可以实现行驶过程中的适当跳跃，进而产生短暂的滞空状态，这对于小型车辆通过壕沟等障碍的能力是巨大的提升。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构结构示意图。

图2是本发明实施例提供的四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构侧面结构示意图。

图3是本发明实施例提供的“H”型链传动结构示意图。

图4是本发明实施例提供的承载传动一体式套轴结构示意图。

图5是本发明实施例提供的摆动-传动套轴结构示意图。

图6是本发明实施例提供的四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构俯视结构示意图。

图7是本发明实施例提供的轮毂连接关节和第一转动副结构示意图。

图8是本发明实施例提供的各连杆受力变化图。

图9是本发明实施例提供的L4-H曲线示意图。

图中：1、轮毂连接关节；2、第一转动副结构；3、第一车身连接关节；4、第二转动副结构；5、第二车身连接关节；6、第三车身连接关节；7、第一连杆；8、第二连杆；9、可伸缩杆；10、第三连杆；11、第四连杆；12、连杆结构；13、车轮；14、第一传动轴；15、连杆密封盖；16、第一紧固连接螺栓组；17、支撑轮毂；18、轴承间限位圈；19、车轮轮毂；20、第二紧固连接螺栓组；21、轴向限位结构；22、车体间固连螺栓组；23、连接杆；24、支撑环；25、紧固螺栓组；26、防尘盖；27、轴承限位结构；28、第二传动轴；29、开孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构及控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构中轮毂连接关节1与连杆结构12连接，连杆结构12设置有第一连杆7和第二连杆8，第一连杆7通过第一转动副结构2与第二连杆8连接，第一转动副结构2与第三连杆10连接，第三连杆10与第一车身连接关节3连接，第一车身连接关节3位于车体上。第二连杆8通过第二转动副结构4与可伸缩杆9连接，可伸缩杆9与第三车身连接关节6连接，第二转动副结构4与第四连杆11连接，第四连杆11与第二车身连接关节5连接。第二车身连接关节5和第三车身连接关节6位于车体。

轮毂连接关节1为整个机构与轮毂部分的连接点，为连续性的转动副结构；第一转动副结构2和第二转动副结构4均为机构内部的转动副结构，是整个机构发挥作用的关节部分；第一车身连接关节3、第二车身连接关节5和第三车身连接关节6为整个机构与车身之间连接点，依然为转动副的结构；以上转动副部分均存在轴向定位保证整个机构的正常工作运行。第一连杆7、第二连杆8、第三连杆10和第四连杆11为连杆部分，其中连杆结构12包括：第一连杆7和第二连杆8两个部分，连接着3个关节点；第一连杆7、第二连杆8、第三连杆10和第四连杆11构成摆杆-摆杆机构，第四连杆11与可伸缩杆9构成原动力机构，将可伸缩杆9的直线伸缩运动转化为第四连杆11的摆动，进而转化为连杆结构12的平面内摆动以及移动，而连杆结构12中的第一连杆7与轮毂13构成滑轮部分，通过与地面间的作用最终形成车身的垂向升降运动，即悬架的功能性主运动，本发明机构将地面的激励通过机构内的运动关系进行缓冲后传递给可伸缩杆9部分，可伸缩杆9内部的液压液力结构可以消除该干扰，从而实现整车的减振功能，达到更好的行驶稳定性；在此基础上，四轮分别可以进行主动调节以形成不同的车身姿态进而适应不同行驶环境的要求。

如图2所示，连杆结构12为连杆的实体结构，内部进行一定的结构设计从而保证内部传动的布置空间以及机构运动过程中不会产生物理干涉，并在此基础上实现结构的轻量化；第一车身连接关节3为悬架结构与车体的连接点，可以起到承载的作用，该处内部的细致结构将在图5中进行进一步说明；第四连杆11的实体结构，内部进行一定的结构设计从而保证机构运动过程中不会产生物理干涉，并在此基础上实现结构的轻量化；第三车身连接关节6和可伸缩杆9构成可伸缩结构，内部存在液压以及液力结构，具有主动伸缩以及缓冲减震的功能；第三连杆10为连杆的实体结构，内部进行一定的结构设计从而保证内部传动的布置空间以及机构运动过程中不会产生物理干涉，并在此基础上实现结构的轻量化。

如图3为“H”型链传动的结构示意图，该结构内存在两级传动，每级传动均使用双链传动，根据传动受力比进行链条型号的布置，从而实现最优的强度布置；在此基础上，本发明设计的对称结构可以保证连接轴的径向所受力矩平衡，从而提高结构的可靠性；最后，该结构是专为本发明量身设计，实现了长距离传动以及折叠的传递路径，适应了结构特点以及功能。

如图4所示，车轮13通过第一转动轴14与车体连接，车体通过第一紧固连接螺栓组16固定有连杆密封盖15，连杆密封盖15外侧安装有支撑轮毂17，支撑轮毂17内部设置有轴承间限位圈18，支撑轮毂17与车轮轮毂19连接；其中，第一转动轴14端部设置有轴向限位结构21。第一转动轴14将车体部分传递过来的动力传递给车轮；连杆密封盖15为连杆的密封盖，在设计上降低了零件制造以及装配的难度，与此同时也是轮毂承接部分与车体连接的部分；第一紧固连接螺栓组16为将第一转动轴14和连杆密封盖15进行有效紧固连接的螺栓组，螺栓组布置为设计的均衡结构，可以实现有效的紧固；支撑轮毂17为连杆支出的支撑轮毂的结构，可以同时实现内部的传动连接以及轮毂的支撑以及连续转动副的实现；轴承间限位圈18可以有效保证轴承的轴向滑动，从而保证传动系统的正常工作。

车轮轮毂19通过设计的均衡结构螺栓组进行固连，装配在支撑轮毂17上实现车辆的主运动；第二紧固连接螺栓组20为连杆密封盖15和支撑轮毂17之间的紧固连接螺栓组结构，该处结构设计具有降低零件生产难度的功效；8为轴向限位结构，保证车轮-轮毂结构可以在车辆正常工作的过程中进行安全有效的旋转运动。

如图5所示，本发明实施例提供的第一车身连接关节3设置有连接杆23，连接杆23通过车体间固连螺栓组22与车体连接。连接杆23内部安装有第二传动轴28，第二传动轴28上侧设置有轴承限位结构27和支撑环24。连接杆23通过紧固连接螺栓组25与防尘盖26连接，连接杆23上设置有开孔29。

车体间固连螺栓组22为和支撑环24车体间的固连螺栓组，采用均衡分布的设计，可以实现整套机构的自由布置；连接杆23为连杆的实体结构，通过轴承组实现在支撑环24上的可靠摆动，形成转动副；支撑环24为悬架机构与车体之间的连接点的重要支撑部分，内部进行一定的结构设计从而保证内部传动的布置空间以及机构运动过程中不会产生物理干涉，并在此基础上实现结构的轻量化；紧固螺栓组25为实现支撑环24和防尘盖26之间紧固连接的螺栓组结构，从而实现对于连接杆23的轴向限位，保证其稳定可靠的摆动运动；防尘盖26为防尘盖结构，在实现密封、轴承支撑的功能的基础上，还借助与支撑环24的组合实现对于连接杆23的轴向限位；轴承限位结构27为设计的轴承限位结构，保证传动件的稳定可靠工作；第二传动轴28将车体内传递出的动力传递给悬架机构内部的链传动部分；开孔29为干涉部分的设计示意，通过连接杆23和支撑环24的配合设计开孔，解决链传动与机构摆动之间存在的物理干涉问题，同时保证结构的强度以及工作可靠性。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

伸缩杆移动副机构：

所述伸缩杆移动副结构一端通过转动副与车体连接，所述伸缩杆移动副结构下端通过转动副与摆杆机构连接，所述摆杆机构设置有多个通过转动副连接的连接杆，所述连接杆外端通过转动副与车体连接。

该部分在实际应用中的主要作用是为整车的悬架系统提供源动力，实现主动调节作用，与此同时将车身的升降运动通过连杆机构转化为该部分的伸缩运动，起到一定的减振作用。在实际应用中，该部分结构选用油气弹簧，在具备自主伸缩调节的基础上，还可以为车辆的行驶实现更好的平顺性，从而发挥整个悬架机构的核心作用。

摆杆-摆杆式多连杆机构：

本机构通过连杆机构将车身的升降运动转化为连杆的摆动进行控制，再通过二连杆结构将摆动转化为直线运动从而使得驱动方式更为简单可靠，而且控制方式也更加简单。

“H”型链传动机构：

由于本悬架实现车身的升降幅度很大，所以考虑到物理干涉问题，将从车体到轮毂部分的传动设计为内部传动方案，从而实现更为可靠的传动，为了保证传动轴部分的强度可靠性，设计了“H”型布置的链传动方案，从而将径向力进行平衡，实现更为平稳的传动。

承载传动一体式套轴结构：

在整个系统的末端存在需要将传动与承载结合的部分——即车轮与悬架部分结合的位置，该部分需要保证车轮正常连续旋转的基础上对轮毂进行支撑，还要结合轴向的限位，进而实现平台的正常行驶。

摆动-传动套轴结构：

在车体传动部分输出的位置需要设置有保证摆杆部分正常摆动的旋转副结构，而且链传动的布置也位于该部分，所以该部分的干涉问题是主要需要解决的，本发明提出了一种套轴结构解决了以上问题。

本发明的工作原理是：本发明实施例提供的四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构中的伸缩杆一端通过转动副与车体连接，伸缩杆下端通过转动副与摆杆机构连接，摆杆机构设置有多个通过转动副连接的连杆结构，连接杆外端通过转动副与车体连接。

四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构运用仿生学理念，对蛙类腿部骨骼关节进行分析简化，其腿部构型以及运动可以看作基本四连杆机构——摆杆-摆杆机构，其动力源为单侧摆杆的旋转，考虑到直接使用旋转电机/摆动液压缸类的动力源所需的最大转矩难以实现，而且过多的大型旋转动力源会造成空间布置的难题，所以经过设计，采用双杆机构将直线运动转化为摆动运动，而直线运动的动力来源就简单的多，一般的液压装置就可以实现，因此基本的结构形式可以用简化图表示为图1，其中，可伸缩杆9的部分为伸缩油气弹簧，作为动力源以及减振装置决定整个车辆的垂向运动，十字表示连杆结构与车体之间的连接位置，而所有的圆圈代表机构内部的转动副，其他粗线段均表示机构内的连杆。

有了基本的结构框架之后，还需要考虑如何将传动集成在内，以下分析基于图2进行：

首先车轮部分与悬架之间的连接主要是通过一号连杆的一端进行连接，其中包括固定件的装配固连以及运动件的传动连接，主要连接点为轮毂连接关节1。轮毂固定部分通过螺栓组与一号连杆形成固定连接；轮毂运动部分通过花键获得动力传动。

整个悬架与车体之间主要有三个连接点，分别为第一车身连接关节3、第二车身连接关节5和第三车身连接关节6三个点，其中第一车身连接关节3除了基本的转动副之外，还要获得车内提供的动力进而传递给车轮部分；而第二车身连接关节5和第三车身连接关节6形成两个基本的转动副，三个点构成整个连杆结构的三个基本固定点。

关于内部传动，传动路线为第一车身连接关节3-第一转动副结构2-轮毂连接关节1,属于长距离平行轴传动，可以选用的比较适合的传动方式可以分为带传动以及链传动，两种方式各有其优缺点，经过对于所需传递力矩、功率的计算，选择链传动，为了保证旋转轴的稳定性，使用“H”型布置方案实现径向力的平衡，具体形式如图5所示。

四轮灵活布置是本发明的创新点，在具体实际应用过程中，根据车身架构特点进行四轮的独立适应性布置，在对应位置布置好图1中所示的3，5，6三个转动副后即可以完成悬架机构与车身之间的机械连接；在此基础上，将车内部的液压源输出端与油气弹簧进行可靠的管路连接后即可以完成液压线路的连接，到此已经完成了悬架机构与车身之间的全部连接。

2)接下来需要进行的是悬架机构与轮毂部分的连接，连接结构的装配关系已经通过图4进行了很细致的表征，安装过程中需要确保传动、轴向定位以及转动副等功能的可靠性。

3)接下来需要进行的是悬架初始状态的适配性调节，根据车辆的使用环境确定合适的车身距地高，进而通过调节油气弹簧部分的初始压力、阻尼、弹簧初始刚度等参数使得车身状态达到预期的要求。

4)在车辆行驶过程中可以根据实际行驶状态调节液压源压力输出进行车身高度的自主调节，如在高速行驶状态下可以降低车身高度，从而降低重心提高行驶稳定性；在复杂的行驶环境下可以调高车身高度进而实现更高的通过能力；综上可以用实现较高的车辆动力性。

5)在应对斜坡、起伏较大的路面时，四轮可以进行差异化调节，实现车身状态的恒稳定性，从而提高车辆的行驶平稳性及其作业稳定性。

6)在应对小的沟壑时，四轮的悬架部分可以迅速抬高车辆，从而形成整车垂直向上的初速度，形成车辆的跳跃动作，这对于提高车辆的通过性是一个大的突破。

下面结合实验对本发明的技术效果作详细的描述。

一、校核对象参数设定(该部分为了方便校核预设一组参数，但不限于本参数，方案可以根据具体车型进行调整)

表1目标车型基本参数

车重	3.5t
		簧下质量	0.5t
载重	0.5t
		最高车速	≥75km/h
主动轮半径	0.4m
		车体尺寸	3500mm×1400mm×600mm
迎风面积	2m<sup>2</sup>
		空气阻力系数	0.7
前后轴距	2.45m

表2连杆部分的尺寸

连杆1-1	L<sub>1-1</sub>＝425mm
		连杆1-2	L<sub>1-2</sub>＝380mm
连杆2	L<sub>2</sub>＝425mm
		连杆3	L<sub>3</sub>＝300mm
连杆4(油气弹簧)	L<sub>4</sub>＝610～890mm

二、连杆结构校核，如图8所示。

表3连杆受力最大值表

表4连杆类零件应力计算结果

三、相关轴承寿命校核结果

表5旋转轴承列表

表6旋转轴承寿命计算

表7支撑轴承列表

表8支撑轴承静载荷计算表

四、轴类零件的校核结果

表9轴类零件应力计算结果

五、悬架跳跃动作分析

本悬架除了具有较大垂向调整能力的特点外，还具备另外一个特性，就是模仿青蛙进行一定程度的微跳跃运动，悬架上升过程会产生一定的速度，因此如果油气弹簧部分可以达到足够的运动速度，车辆就可以实现行驶过程中的适当跳跃，进而产生短暂的滞空状态，这对于小型车辆通过壕沟等障碍的能力是巨大的提升。

根据运动学知识，可以获得滞空时间的计算公式如下：

而本结构的原动件为油气弹簧，则需要建立油气弹簧伸长速度与车体上升速度之间的联系，经过计算首先获得油气弹簧长度与车身高度之间的关系如下图9所示。

轴类零件校核过程以及结果

(1)受压轴系：主要受力为支撑力以及轴承的压力。1号外轴：位于转动轮毂附着的位置，主要受力来源是车身自重产生的轴承的径向力，F_r＝3.5×1000×9.8/4＝8575N，支撑力来自于螺栓组的固定，受力分析情况如下，其中最大应力来源于应力集中现象，所以在零件制造中需要注意在该处加合适的倒角或圆角。

2号关节轴：位于1号杆与2号杆的衔接位置，主要受力为来自两杆旋转点的轴承的径向力，F_r＝F_2max＝9458N，支撑力来源于1号杆的轴承内圈。

3号外轴：位于二号杆与车体的衔接点，主要受力来源为来自2号杆轴承的径向力，F_r＝F_2max＝9458N，支撑力来源于与车体之间的固定以及螺栓组。

4号关节轴：位于1号轴、3号轴以及活塞的衔接点，主要受力来源为三个组件位于连接点轴承的径向力，为了保持较高的安全系数，选取受力较大的两个力作为压应力，较小的力作为支撑，F_r1＝F_1-2max＝9788N，F_r2＝F_4max＝9801N。

5号轴：位于3号杆与车体的衔接点，主要受力来源为3号杆衔接点的轴承的径向力，F_r＝F_3max＝5722N，支撑来自于车体，受力两边对称，故分析一侧即可，受力分析情况如下其中最大应力来源于应力集中现象，所以在零件制造中需要注意在该出加合适的倒角或圆角。

6号轴：位于车体正中，是前后油气弹簧与车身的衔接点，主要受力来源为来自油气弹簧末端的轴承的径向力，F_r＝F_4max＝9801N，支撑来自于车体，为了分析的简化，可以直接进行单侧受力分析，因为两侧受力情况对称，所以进行单侧分析即可。

(2)受扭轴系：主要受力为花键传递的转矩以及链轮的径向力。动力输入轴：位于车体与2号杆的衔接位置，通过花键接收来自动力系统的动力输出，并通过花键将动力传递到链轮，整个旋转系统的支撑靠轴承组进行，该轴的受力情况为：F_r＝1869.7N，M＝241.64N·m。

驱动轴：位于轮毂的输出位置，通过花键接收来自链传动的动力，并通过花键将动力传递给主动轮进行最终输出，整个旋转系统的支撑靠轴承组进行，该轴的受力情况为：F_r＝3444.8N，M＝288.12N·m。

连杆类零件校核过程以及结果：

1号杆：1号杆共有三个受力点，将受力分别按照沿杆的方向以及垂向进行分析，为了保证足够的安全系数，分析所用的受力都使用整个运动过程的最大值。

2号杆：2号杆共有两个受力点，为了保证足够的安全系数，分析所用的受力都使用整个运动过程的最大值。

3号杆：3号杆共有两个受力点，为了保证足够的安全系数，分析所用的受力都使用整个运动过程的最大值。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，其特征在于，所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构设置有：

轮毂连接关节；

轮毂连接关节与连杆结构连接，连杆结构设置有第一连杆和第二连杆；

第一连杆通过第一转动副结构与第二连杆连接，第一转动副结构与第三连杆连接，第三连杆与第一车身连接关节连接；

第二连杆通过第二转动副结构与可伸缩杆连接，可伸缩杆与第三车身连接关节连接，第二转动副结构与第四连杆连接，第四连杆与第二车身连接关节连接。

2.如权利要求1所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，其特征在于，所述第一车身连接关节位于车体上，第二车身连接关节和第三车体连接关节位于车体。

3.如权利要求2所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，其特征在于，所述车体通过第一转动轴与车轮连接，车体通过第一紧固连接螺栓组固定有连杆密封盖。

4.如权利要求3所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，其特征在于，所述第一转动轴端部设置有轴向限位结构。

5.如权利要求3所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，其特征在于，所述连杆密封盖外侧安装有支撑轮毂，支撑轮毂内部设置有轴承间限位圈，支撑轮毂与车轮轮毂连接。

6.如权利要求1所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，其特征在于，所述第一车身连接关节设置有连接杆，连接杆通过车体间固连螺栓组与车体连接。

7.如权利要求6所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，其特征在于，所述连接杆内部安装有第二传动轴，第二传动轴上侧设置有轴承限位结构和支撑环。

8.如权利要求7所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，其特征在于，所述连接杆通过紧固连接螺栓组与防尘盖连接。

9.如权利要求7所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构，其特征在于，所述连接杆上设置有开孔。

10.一种如权利要求1～9任意一项所述四足轮腿式仿生大行程可调越野悬架机构的控制方法，其特征在于，所述控制方法，包括：

首先车轮部分与悬架之间的连接主要是通过一号连杆的一端进行连接，其中包括固定件的装配固连以及运动件的传动连接，主要连接点为轮毂连接关节；轮毂固定部分通过螺栓组与一号连杆形成固定连接，轮毂运动部分通过花键获得动力传动；

整个悬架与车体之间主要有三个连接点，分别为第一车身连接关节、第二车身连接关节和第三车身连接关节三个点，其中第一车身连接关节除了基本的转动副之外，还要获得车内提供的动力进而传递给车轮部分；而第二车身连接关节和第三车身连接关节形成两个基本的转动副，三个点构成整个连杆结构的三个基本固定点；

内部传动的传动路线为第一车身连接关节-第一转动副结构-轮毂连接关节属于长距离平行轴传动，经过对于所需传递力矩、功率的计算，选择链传动，使用“H”型布置用以径向力的平衡。

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