N1 N2

机械工程领域研究 宋其江

男 黑龙江密山人

博士研

供给 行 星 轮 1、2

Ff2 F2

； （1975-），  ， ，

图 1 爬楼车越障原理简图

究生（学位），讲师。 研究方向：系统智能故障诊断及分布式仿 真。 已发表九篇论文。

的驱动力 ；N1、N2

为 地 面 提 供 给

Fig。1 Obstacle-surmounting principle sketch of stairs-climbing vehicle

·产品与市场·

行星轮 1、 2 的支持力； Ff2 为行星轮 2 受到地面的摩擦 阻力； 整车重心距行星轮距离为 L； 整车质量为 G； 行 星轮轮直径为 D； 楼梯高度为 h;行星轮 1 与楼梯所成角

图 2 所示， 列出如下方程：

R=2r （10）

t×  姨 3  -R×  1 +r=140 （11）

度为 α。 2 2

根据水平、 竖直方向受力平衡关系及力矩平衡关系 列得如下平衡方程：

N1·cosα-F1·sinα+Ff2-F2=0 （1）

N1·sinα+F1·cosα+N2-G=0 （2）

D  （F1+F2-Ff2）+G·L-N2·姨 3  L=0 （3）

2

由于行星轮 1、2 的驱动力矩由同一个电机提供， 假 设驱动力矩平均分配， 且忽略摩擦力（Ffi=f·Ni），则有：

F1=F2=F=min（N1，N2）·准 （4）

式中： 准— 地面附着系数。

Ffi=0 （5）

可解得：

cosα=准+准·sinα （6）

sinα=1-2h/D （7）

t-R+r燮220 （12）

R+r<t （13）

解上述方程并将结果圆整得到爬楼车主要尺寸： 缓 冲轮 半 径 为 100mm， 支 撑 轮 半 径为 50mm, 行 星 架 臂 长 160mm。

2。2   爬楼车的受力分析

按照图 2 爬楼车工作简图， 对爬楼车工作过程中的 实际受力情况利用静力学知识进行分析。

F1 为电机给缓冲轮的驱动力， F2、 F3 为电机提供给 行 星 轮 的 驱 动 力 ； N1  为

台 阶 给 缓冲轮的支持力 ， N2、 N3 为地面提供给行星 轮的支持力； Ff2、 Ff3  为行

星轮 2 受到地面的摩擦阻

h=  准2/（准2+1） ·D

力 ； G 为爬楼车的重力 ，

由上述分析可知 “半控式” 行星轮爬楼车的最大越 障高度主要取决于地面附着系数和行星轮直径。 这种结 构具有较大的可靠性， 当行星轮与障碍接触时方可进行 爬楼动作。

1。2 “全控式” 爬楼车越障原理分析

“ 全控式” 爬楼车的主要依靠自身结构完成爬楼动 作。 由前面推导的数学关系易知， 爬楼车最大越障高度 

假定 L 为爬楼车重心距行 星架中心的距离。 列得改 进后的爬楼车受力平衡方 程如下：

N1·cos30°-F1·cos60°+ F2+Ff2+F3-Ff3=0 （14）

N1·sin30°+F1·sin60°+

一种新型全控式自平衡爬楼车的设计与研究(2):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_92655.html