万向脚轮定义 (Kinematics & Structure)

万向脚轮 (Swivel Caster): 一种包含两个正交旋转轴的运动学组件。具备绕水平轴的滚动自由度(Rolling DOF)及绕垂直主销轴的360°回转自由度(Swiveling DOF),通过偏置力矩实现被动式方向随动。

F 偏置 / 机械拖距 (Offset / Mechanical Trail): 垂直回转轴中心线(Swivel Axis)与轮轴垂直平分面之间的水平投影距离。
力学作用: 作为自对准力矩(Self-aligning Torque)的力臂。当地面摩擦阻力作用于接触斑时,该距离产生 $M_z = F_{drag} \times F_{offset}$ 的回复力矩,迫使轮系处于拖曳稳定状态。
H 总高度 (Overall Height): 安装板上平面(安装基准面)至车轮接地面(Contact Patch)的垂直距离。公差控制直接影响多点支撑系统的共面性及载荷分布。
1 安装底板 (Mounting Plate): 刚性连接界面。通常采用符合 ISO/ANSI 标准的平板结构,负责传递设备重力载荷至回转机构,并承受由加减速产生的剪切力。
2 旋回轴承 (Swivel Raceway): 承载与转向核心机构。通常包含轴向推力轴承(承受 $F_z$)与径向轴承(承受 $F_x, F_y$),限制叉架仅保留绕Z轴的旋转自由度。重载工况下需校核抗倾覆力矩能力。
3 叉架 (Yoke / Fork): 悬臂梁结构。连接回转轴承与轮轴,需具备足够的弯曲刚度以维持 F 值的几何稳定性,防止弹性形变导致的死点(Dead-spot)效应。
4 车轮 (Wheel): 滚动接触体。将滑动摩擦转化为滚动摩擦。
5 轮轴 (Axle): 车轮的旋转轴芯。通常配合套管(Spanner bushing)锁紧以增强叉架两翼的结构刚性。

要求反馈