一種旋轉(zhuǎn)頂升支腿的研制

王國忠　陸鳴　陸江強　田鋒

中圖分類號：U463.91*9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-0226（2021）12-0047-03

本項目的研發(fā)主要應(yīng)用于房車領(lǐng)域。在旅游途中停車時，由于房車勢能較大，因此需要支腿來幫助房車固定在原地。

目前市場上的房車支腿多為傳統(tǒng)的折彎支腿結(jié)構(gòu)，采用的是連桿機構(gòu)來實現(xiàn)支腿的收縮和支撐功能，但是這種普通支腿受到兩方面的限制：a.部分房車底盤較低，安裝支腿的空間有限，與支腿支撐時離地高度較高的要求相矛盾，故普通支腿不能滿足這部分房車的安裝和使用要求;b.傳統(tǒng)的支腿占用空間較大，且折彎速度較慢，有效行程較小。在此基礎(chǔ)上，滿足所有房車需求的一種新型的旋轉(zhuǎn)頂升支腿結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生。

1研制的主要內(nèi)容

以旋轉(zhuǎn)頂升支腿為研究對象，針對現(xiàn)有產(chǎn)品存在的問題，提出研制一種占用空間較小、有效行程較大，且折疊速度快、可靠性強、效率高的新型旋轉(zhuǎn)頂升支腿。

1.1研制方案

該旋轉(zhuǎn)頂升支腿的工作原理如下：初始狀態(tài)為支腿水平安裝在汽車底盤上，當(dāng)車載固定抱死裝置放開，支腿在重力和電機驅(qū)動下，支腿由水平狀態(tài)旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，轉(zhuǎn)動到機械限位后，電機的驅(qū)動力傳動到絲桿上，形成頂升，內(nèi)管伸出外管，對房車實現(xiàn)支撐。收縮時，電機反轉(zhuǎn)，支腿從豎直狀態(tài)旋轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)，達到限位塊限位后，車載固定抱死裝置工作。旋轉(zhuǎn)頂升支腿工作示意圖如圖1所示。

1.2設(shè)計思路

旋轉(zhuǎn)頂升支腿采用單動力源方式，驅(qū)動支腿主體從水平位置轉(zhuǎn)動至豎直位置，且驅(qū)動支腿主體伸長以適應(yīng)支撐高度，省去傳統(tǒng)折彎支腿折彎機構(gòu)占用的行程，解決傳統(tǒng)支腿占用空間大的問題，以滿足較小的安裝空間的工作環(huán)境要求。

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)采用齒輪傳動方式，結(jié)構(gòu)緊湊;支腿主體采用絲桿螺旋頂升方式，便捷迅速;動力源包括驅(qū)動電機和齒輪組，實現(xiàn)了單動力源，可將支腿從水平位置轉(zhuǎn)至豎直位置。此外，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中的傳動軸一端為手搖端，當(dāng)電機斷電或系統(tǒng)故障時可手搖收起支腿，實現(xiàn)了該支腿既可電動折疊也可手動收縮的功能。

1.3主要技術(shù)指標(biāo)

a.控制方式：電動，支持手動撤收。

b.單腿負(fù)載：≥6 t。

c.有效行程：≥300 mm。

d.額定載荷速度：≥3 mm/s。

e.耐鹽霧性：滿足48 h試驗要求。

f.淋雨試驗后，系統(tǒng)正常工作，防護等級達到IP65。

1.4主要特點

a.有效行程比大。理論可達100%，旋轉(zhuǎn)運動不耗費任何行程：有效行程/閉合高度的比值大。

b.旋轉(zhuǎn)速度快。可在2s內(nèi)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，從而進入頂升狀態(tài)，而傳統(tǒng)采用頂桿結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的支腿通常需要8 s左右的時間。頂升過程和翻轉(zhuǎn)過程不間斷過渡，效率高。

c.同一內(nèi)部機構(gòu)實現(xiàn)折疊頂升兩個動作。

2裝置組成

該旋轉(zhuǎn)頂升支腿，包括支腿主體、至少一個驅(qū)動支腿主體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、至少一個驅(qū)動支腿主體伸縮的頂升機構(gòu)以及至少一個動力源，動力源驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和頂升機構(gòu)完成旋轉(zhuǎn)頂升動作。

該支腿通過安裝板安裝在汽車底盤上，啟動動力源，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動支腿主體從水平位置旋轉(zhuǎn)90°至豎直位置。此時頂升機構(gòu)工作，支腿主體伸長，支腿對房車起到支撐作用。當(dāng)支腿不工作時，支腿主體收縮，從豎直位置轉(zhuǎn)至水平位置固定即可。旋轉(zhuǎn)頂升支腿豎直狀態(tài)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1裝置結(jié)構(gòu)特征

動力源包括驅(qū)動電機和齒輪組，其中驅(qū)動電機的輸出軸與齒輪組相連，齒輪組與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)相連。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括主齒輪、與主齒輪齒接的副齒輪，該主齒輪與動力源中的齒輪組相連，齒輪組將動力傳遞給主齒輪，驅(qū)動主齒輪轉(zhuǎn)動，主齒輪再帶動副齒輪轉(zhuǎn)動。

旋轉(zhuǎn)頂升支腿的主齒輪和副齒輪均為傘形齒輪，副齒輪帶動頂升機構(gòu)工作。頂升機構(gòu)包括絲桿，絲桿的一端與副齒輪相連，絲桿的另一端與支腿主體相連。副齒輪的轉(zhuǎn)動帶動絲桿螺旋轉(zhuǎn)動。

支腿主體包括外管和內(nèi)管，外管與內(nèi)管通過法蘭及襯套相互套接，內(nèi)管與絲桿連接，實現(xiàn)在外管內(nèi)滑動伸縮以伸長或收縮支腿主體。具體來說，絲桿設(shè)置在外管內(nèi)，且絲桿的一端通過連接軸與副齒輪連接，絲桿的另一端通過螺母與內(nèi)管連接，當(dāng)副齒輪轉(zhuǎn)動時，可帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而帶動內(nèi)管在外管中實現(xiàn)伸縮運動。

2.2裝置工作特征

工作時，驅(qū)動電機輸出的動力經(jīng)齒輪組傳動，驅(qū)動主齒輪轉(zhuǎn)動，主齒輪與副齒輪相連，即可帶動副齒輪轉(zhuǎn)動，副齒輪的轉(zhuǎn)動可將支腿主體從原來的水平位置旋轉(zhuǎn)90°至豎直位置。此時，副齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動內(nèi)管伸出外管，使得支腿變長，以適應(yīng)支腿對房車的支撐高度。

當(dāng)支腿旋轉(zhuǎn)至豎直位置時，支腿被限位件卡住，保持在豎直狀態(tài)，防止支腿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)偏離豎直位置，避免造成支腿的支撐力扭曲和支撐力不足。收攏支腿時，只需將驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)，即可收縮支腿且轉(zhuǎn)至水平位置固定。

3技術(shù)優(yōu)點

3.1結(jié)構(gòu)優(yōu)點

旋轉(zhuǎn)頂升支腿相較于現(xiàn)有折彎支腿結(jié)構(gòu)，具有如下優(yōu)點：該產(chǎn)品采用單動力源、自動折疊、齒輪傳動的結(jié)構(gòu)，占用空間小，可滿足較小安裝空間的工作環(huán)境要求;整體支腿閉合高度減小，有效行程增大，速度快、效率高、可靠性強，更能滿足用戶對產(chǎn)品高效運行的需求。

3.2工作過程

旋轉(zhuǎn)頂升支腿初始狀態(tài)固定板安裝在汽車底架上，當(dāng)車載固定抱死裝置放開，支腿在重力和電機驅(qū)動下，支腿由水平狀態(tài)旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，轉(zhuǎn)動到機械限位后，驅(qū)動力傳遞到絲杠上，行程頂升。

收縮時，支腿收縮至行程開關(guān)時，電機速度減慢，并減小輸出扭矩，使翻轉(zhuǎn)過程平穩(wěn)。絲杠螺母堵轉(zhuǎn)，主齒輪停止轉(zhuǎn)動，電機通過齒輪箱驅(qū)動齒輪與主動齒輪嚙合帶動支腿旋轉(zhuǎn)，由垂直安裝面到平行安裝面，到達限位塊后，車載固定抱死裝置工作。

4結(jié)語

隨著電視轉(zhuǎn)播車、房車、應(yīng)急救災(zāi)車、通信指揮中心等專用車需求的增多，支腿的需求量也隨之增加。部分車輛由于底盤較低，普通支腿不能直接安裝使用。相對普通支腿而言，旋轉(zhuǎn)式折疊支撐支腿具有如下優(yōu)點：占用空間較小;折彎速度快，舉升速度快，節(jié)省時間;有效行程比小;折疊機構(gòu)占用閉合尺寸較小，從而使得支腿的有效行程增大;以簡單、輕巧的電動或手動操作實現(xiàn)折疊頂升，簡單方便，易于操作;結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定性好，故障率低;負(fù)載能力強等。

旋轉(zhuǎn)頂升支腿的成功研制解決了傳統(tǒng)支腿存在的諸多問題，相信今后將有廣闊的市場前景。