CN104047317A - 一种变胞机构式机械装载机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变胞机构式机械装载机构，包括机架、动臂控制支链、铲斗控制支链和铲斗，动臂控制支链包括通过转动副依次连接的第一主动杆、第一连杆和第二连杆，第一主动杆与机架连接，第二连杆与铲斗连接；铲斗控制支链包括第二主动杆、第三连杆和三角形连杆构件，第二主动杆一端与机架连接，另一端与第三连杆和三角形连杆构件的第一个连接端连接，第三连杆的另一端与铲斗连接，三角形连杆构件的第三个连接端与第一连杆连接，三角形连杆构件的第二个连接端与第一连杆另一端连接或断开，实现机构单自由度和两自由度间的转变。本发明既有可控、可调、输出柔性性能，又有多功能阶段变化、多拓扑结构变化和多自由度变化的特征。

Description

一种变胞机构式机械装载机构

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种变胞机构式机械装载机构。

背景技术

装载机是一种广泛应用于道路、港口、矿山、铁路等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石等散装物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换种不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料的装卸作业。装载机是应用最为广泛的工程机械，随着社会经济的发展，装载机在城市市政工程、垃圾清理、建筑工程等场合的应用越来越多。现有装载机主要由动臂抬升机构和铲斗翻转机构两部分组成，分别通过动臂油缸和铲斗油缸来控制完成作业动作，虽然液压系统结构紧凑，但是液压系统易受油温过热影响，机械效率低、传动稳定性差，而且液压系统可靠性差，维护、保养复杂且成本较高。

变胞机构是近年来学者提出的重要概念，是可变自由度或可变构件数目的新型机构，这类机构除了具有类似可展式机构的高度可缩和可展性外，还可改变拓扑图从而改变自由度，具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征，可以根据功能需求或环境等的变化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。

将变胞机构应用于装载机设计，将产生一类新型的变胞机构式机械装载机构，使装载机更大发挥其功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变胞机构式机械装载机构，在保证满足传统装载机作业要求及连杆机构结构简单的前提下，不仅避免现有液压式装载机可靠性差，传动效率低的缺点，而且保证该机械装载机构具有运动学、动力学性能好，结构刚度大，抗过载能力强的优点。

本发明通过以下技术方案来达到上述目的：一种变胞机构式机械装载机构，包括机架、动臂控制支链、铲斗控制支链和铲斗；

所述动臂控制支链包括第一主动杆、第一连杆和第二连杆，所述第一主动杆一端通过第一转动副与机架连接，另一端通过第三转动副与第一连杆连接，第一连杆的另一端通过第四转动副与第二连杆连接，第二连杆的另一端通过第五转动副与铲斗连接；

所述铲斗控制支链包括第二主动杆、第三连杆和三角形连杆构件，所述第二主动杆一端通过第二转动副与机架连接，另一端通过第七转动副与第三连杆和三角形连杆构件的第一个连接端连接，第三连杆的另一端通过第六转动副与铲斗连接，三角形连杆构件的第三个连接端通过第四转动副与第一连杆一端连接，三角形连杆构件的第二个连接端通过第三转动副与第一连杆另一端连接时，机械装载机构为单自由度机构，三角形连杆构件的第二个连接端与第一连杆断开连接时，机械装载机构实现单自由度向两自由度转变。

本发明的突出优点在于：

1、该机械装载机构在工作过程中，可实现机构单自由度与两自由度转变，为变自由度变胞机构，具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化特征，使装载机灵活完成动臂抬升、下降，铲斗装载和卸料等装载作业任务。

2、该机械装载机构与其他可控机构式装载机构相比，不仅结构紧凑，刚度大，提高了装载机构的抗过载能力，而且采用了运动学和动力学性能更为优越的新型结构，使该装载机构可靠性及动态稳定性能更好，非常适宜于制造大、中、小型装载机。

3、由于采用闭链可控连杆机构，所有电机都安装在机架上，有效降低装载机动臂质量，提高装载机工作效率。

附图说明

图1为本发明所述的变胞机构式机械装载机构的结构示意图。

图2为本发明所述的变胞机构式机械装载机构两自由度时的结构状态图。

图3为本发明所述的变胞机构式机械装载机构单自由度时的结构状态图。

具体实施方式

以下通过附图对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1、图2、图3，一种变胞机构式机械装载机构，包括机架1、动臂控制支链、铲斗控制支链和铲斗9。

对照图1，所述动臂控制支链包括第一主动杆3、第一连杆5和第二连杆7。所述第一主动杆3一端通过第一转动副2与机架1连接，另一端通过第三转动副4与第一连杆5连接，第一连杆5的另一端通过第四转动副6与第二连杆7连接，第二连杆7的另一端通过第五转动副8与铲斗9连接。

对照图1，所述铲斗控制支链包括第二主动杆13、第三连杆11和三角形连杆构件16。所述第二主动杆13一端通过第二转动副14与机架1连接，另一端通过第七转动副12与第三连杆11和三角形连杆构件的第一个连接端连接，三角形连杆构件的第三个连接端通过第四转动副6与第一连杆5连接，第三连杆11的另一端通过第六转动副10与铲斗9连接。

对照图1、图2、图3，动臂控制支链由第一主动杆3控制并进行动臂抬升或下降作业，铲斗控制支链由第二主动杆13控制铲斗9并翻转，通过动臂抬升支链和铲斗控制支链的相互配合，功能完成该机械装载机构装卸作业。工作时，通过第三转动副4可使三角形连杆构件的第二个连接端15与第一连杆5连接，实现两自由度向单自由度机构转变，既有可控、可调、输出柔性性能，又有多功能阶段变化、多拓扑结构变化和多自由度变化的特征，使此机构完成动臂抬升、下降，铲斗装载和卸料等装载作业任务。

Claims (1)

1.一种变胞机构式机械装载机构，包括机架、动臂控制支链、铲斗控制支链和铲斗，其特征在于：

所述动臂控制支链包括第一主动杆、第一连杆和第二连杆，所述第一主动杆一端通过第一转动副与机架连接，另一端通过第三转动副与第一连杆连接，第一连杆的另一端通过第四转动副与第二连杆连接，第二连杆的另一端通过第五转动副与铲斗连接；

所述铲斗控制支链包括第二主动杆、第三连杆和三角形连杆构件，所述第二主动杆一端通过第二转动副与机架连接，另一端通过第七转动副与第三连杆和三角形连杆构件的第一个连接端连接，第三连杆的另一端通过第六转动副与铲斗连接，三角形连杆构件的第三个连接端通过第四转动副与第一连杆一端连接，三角形连杆构件的第二个连接端通过第三转动副与第一连杆另一端连接时，机械装载机构为单自由度机构，三角形连杆构件的第二个连接端与第一连杆断开连接时，机械装载机构实现单自由度向两自由度转变。