CN104452841A - 一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构 - Google Patents

Abstract

一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构，大臂一端与机架连接，另一端与铲斗连接；第一连杆一端与机架连接，另一端通过第二转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端与大臂连接；主动杆一端与机架连接，另一端与第三连杆一端连接，第三连杆另一端与支撑架的第一个端连接，第四连杆一端与支撑架的第二个端连接，另一端与铲斗连接，支撑架的第三个端通过第五转动副与大臂连接；两个锁紧装置分别安装在第二转动副和第五转动副上。本发明能根据不同的作业工况主动变胞，不仅具液压装载机的灵活性，而且利用一个主动杆即可实现两个自由度装载作业，减少了电机使用数量，降低了装载机构造价，适用于制造各类装载机及其他工程机械。

Description

一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构。

背景技术

装载机是一种常见的工程机械，广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土方施工中。其中液压装载机是应用最广泛的一类装载机，但是液压系统制造成本高，易出现漏油等问题，这些都是液压式装载机长期存在的棘手问题。

随着电机技术的发展和控制技术的提高，可控机构为工程机械提供了广阔的发展空间，由控制电机驱动的多自由度可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂和可变的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点，可控机构式装载机由于用多自由度连杆机构取代了液压传动，避免了液压系统加工精度要求高，维护保养成本高，容易产生漏油等问题，但是，现有可控机构式装载机主要依靠多自由度的连杆机构工作，以往对多自由度连杆机构进行控制，往往需要用与连杆机构自由度同等数量的控制电机进行驱动控制，不仅大大增加了制造成本，而且增加了机架传动系统的复杂性，这些缺点对多自由度可控机构在工程机械领域的应用有一定制约。

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，这类机构除了具有可展式机构的高度可缩和可展性外，还可改变拓扑图并导致变自由度，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具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构，首先应具有传统液压装载机工作空间大、装载力大、受力好等优点，克服传统液压装载机维修保养成本高、作业噪音大、液压元件成本高、反应不够灵敏等缺点，还应降低主动杆的使用数量，以降低可控电机数量，降低装载机构制造成本。同时，可以根据功能需求或环境等的变化，在运动中改变构态，进行主动变胞，使该装载机构适应不同任务，灵活应用于不同场合。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构，包括机架、大臂抬升机构、铲斗翻转机构、第一锁紧装置和第二锁紧装置；

所述大臂抬升机构包括大臂、第一连杆和第二连杆，所述大臂一端通过第三转动副与机架连接，另一端通过第六转动副与铲斗连接；所述第一连杆一端通过第一转动副与机架连接，另一端通过第二转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第四转动副与大臂连接；

所述铲斗翻转机构包括主动杆、第三连杆、支撑架和第四连杆，所述主动杆一端通过第十一转动副与机架连接，另一端通过第十转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第九转动副与支撑架的第一个端连接，所述第四连杆一端通过第八转动副与支撑架的第二个端连接，另一端通过第七转动副与铲斗连接，支撑架的第三个端通过第五转动副与大臂连接；

所述第一锁紧装置和第二锁紧装置分别安装在第二转动副和第五转动副上，能够按照装载机构不同的工况进行适时锁紧；

所述主动杆由伺服电机驱动。

所述一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构在各装载工况作业中，大臂抬升时，第一锁紧装置打开，第二转动副恢复自由度，第二锁紧装置锁紧，第五转动副失去自由度，此时，大臂在主动杆作用下抬升。铲斗单独翻转时，第二锁紧装置打开，第五转动副恢复自由度，第一锁紧装置锁紧，第二转动副失去自由度，大臂相对机架失去自由度，此时铲斗在主动杆驱动下实现翻转。在整个装载作业过程中，第一锁紧装置和第二锁紧装置根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，完成装载作业。

本发明的突出优点在于：

1、本发明利用连杆传动替代液压传动，解决了传统装载机保养成本高，液压元件成本高，作业噪音大等缺点；

2、本发明采用在连杆机构上加装锁紧装置实现装载机构主动变胞功能，可以减少构件，方便操作，还可以根据不同工况锁定某些转动副，适时降低了装载机构的自由度，从而减少了可控电机的使用数量。相比其他多自由度可控装载机构，本发明利用一台可控电机即可完成两个自由度装载作业，不仅大大降低了可控装载机构的造价，而且降低了机架传动系统的复杂性，更加适用于制造各类装载机及其他工程机械；

3、本发明主动杆驱动方式由伺服电机驱动，不仅环保，而且易于实现远程控制，能够降低工人劳动强度。

附图说明

图1为本发明所述一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构示意图。

图2为本发明所述一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构的锁紧装置示意图。

图3为本发明所述一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构的大臂抬升机构示意图。

图4为本发明所述一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构的铲斗翻转机构示意图。

图5为本发明所述一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构的工作卸料图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1-图5所示，一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构，包括机架1、大臂抬升机构、铲斗翻转机构、第一锁紧装置5和第二锁紧装置22；

所述大臂抬升机构包括大臂20、第一连杆3和第二连杆6，所述大臂20一端通过第三转动副19与机架1连接，另一端通过第六转动副8与铲斗9连接；所述第一连杆3一端通过第一转动副2与机架1连接，另一端通过第二转动副4与第二连杆6一端连接，第二连杆6另一端通过第四转动副21与大臂20连接；

所述铲斗翻转机构包括主动杆17、第三连杆15、支撑架13和第四连杆11，所述主动杆17一端通过第十一转动副18与机架1连接，另一端通过第十转动副16与第三连杆15一端连接，第三连杆15另一端通过第九转动副14与支撑架13的第一个端连接，所述第四连杆11一端通过第八转动副12与支撑架13的第二个端连接，另一端通过第七转动副10与铲斗9连接，支撑架13的第三个端通过第五转动副7与大臂20连接；

所述第一锁紧装置5和第二锁紧装置22分别安装在第二转动副4和第五转动副7上，能够按照装载机构不同的工况进行适时锁紧；

所述主动杆17由伺服电机驱动。

本发明的工作原理是，大臂20抬升时，第一锁紧装置5打开，第二转动副4恢复自由度，第二锁紧装置22锁紧，第五转动副7失去自由度，此时，大臂20在主动杆17作用下抬升。铲斗9单独翻转时，第二锁紧装置22打开，第五转动副7恢复自由度，第一锁紧装置5锁紧，第二转动副4失去自由度，大臂20相对机架1失去自由度，此时铲斗9在主动杆17驱动下实现翻转。在整个装载作业过程中，第一锁紧装置5和第二锁紧装置22根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，完成装载作业。

Claims (1)

1.一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构，包括机架、大臂抬升机构、铲斗翻转机构、第一锁紧装置和第二锁紧装置；其特征在于：

所述大臂抬升机构包括大臂、第一连杆和第二连杆，所述大臂一端通过第三转动副与机架连接，另一端通过第六转动副与铲斗连接；所述第一连杆一端通过第一转动副与机架连接，另一端通过第二转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第四转动副与大臂连接；

所述铲斗翻转机构包括主动杆、第三连杆、支撑架和第四连杆，所述主动杆一端通过第十一转动副与机架连接，另一端通过第十转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第九转动副与支撑架的第一个端连接，所述第四连杆一端通过第八转动副与支撑架的第二个端连接，另一端通过第七转动副与铲斗连接，支撑架的第三个端通过第五转动副与大臂连接；

所述第一锁紧装置和第二锁紧装置分别安装在第二转动副和第五转动副上，能够按照装载机构不同的工况进行适时锁紧；

所述主动杆由伺服电机驱动。