CN104455269A - 一种多自由度可控机械式装载机构 - Google Patents

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CN104455269A CN201410633267.4A CN201410633267A CN104455269A CN 104455269 A CN104455269 A CN 104455269A CN 201410633267 A CN201410633267 A CN 201410633267A CN 104455269 A CN104455269 A CN 104455269A
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蔡敢为
王麾
张�林
范雨
李智杰
朱凯君
王龙
张永文
王小纯
杨旭娟
李岩舟
温芳
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    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
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    • F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
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Abstract

一种多自由度可控机械式装载机构，大臂与机架连接，第二主动杆两端分别与机架和第一支撑架第一端连接，第一连杆一端与第一支撑架第二端连接，另一端与大臂连接，第二连杆一端与第一支撑架第三端连接，另一端与大臂连接；大臂一端与铲斗连接；大臂另一端、第一主动杆、第三连杆和第二支撑架第一端依次连接，第二支撑架第二端、第四连杆和铲斗依次连接，第二支撑架第三端与大臂连接。本发明能够解决传统液压装载机液压系统复杂、易漏油、加工精度要求高等缺点，不仅具有多自由度可控机构式装载机的灵活性、动作迅速等优点，而且连杆传动部分更加简单，各杆及连接处受力更好，工作空间更大，更加适用于制造各类装载机及其他工程机械。

Description

一种多自由度可控机械式装载机构
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别是一种多自由度可控机械式装载机构。
背景技术
现今工程机械领域中，装载机是最主要的工程机械之一，目前的装载机占据大部分的是全液压全回转装载机。全液压装载机也进行着不断改进和控制方式革新，使装载机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。但是，液压装载机也有着许多不足和缺点，首先，液压元件加工精度要求高，造价高，装配要求严格，制造较为困难，使用中维修保养要求技术较高难度较大；其次，液压油受温度影响大，总效率低，有时有噪音和振动；再有，液压装载机由于采用液压传动，有反应不够灵敏等缺点，不利于无线遥控的发展。
随着电机一体化技术及控制技术、计算机技术、人工智能技术的提高，可控机构是机构学新的研究领域，可控机构只需适当调节驱动元件的运动参数，即可根据功能需求的变化做出快速反应，可控机构由于具有运行机构刚性好、运行速度快、承载能力强、柔性好等优点，在各个领域得到了广泛发展，在工程机械领域也出现了一些用可控机构替代液压传动的应用，但是，连杆机构要么太简单，难以满足工程机械对工作空间的要求，要么为了追求作业灵活性和工作大空间性，连杆部分过于复杂，即便把电机装在机架上，传动部分的各杆受力仍难以保证。
将可控机构应用于装载机构的设计中，将产生一类新型的可控机构式装载机构，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多自由度可控机械式装载机构，首先它具有传统液压装载机工作空间大、装载力大、受力好等优点，克服了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，同时，解决了其他可控装载机构、电动装载机构工作空间小、连杆传动部分庞大、机构复杂、各连杆受力难保证等不足之处。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种多自由度可控机械式装载机构，包括机架、大臂抬升机构和铲斗翻转机构；
所述大臂抬升机构包括大臂、第二主动杆、第一支撑架、第一连杆和第二连杆，所述大臂通过第十二转动副与机架连接，所述第二主动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一支撑架的第一端连接，所述第一连杆一端通过第十四转动副与第一支撑架的第二端连接，另一端通过第十三转动副与大臂连接，所述第二连杆一端通过第三转动副与第一支撑架的第三端连接，另一端通过第四转动副与大臂连接；大臂一端通过第六转动副与铲斗连接；
所述铲斗翻转机构包括第一主动杆、第三连杆、第二支撑架和第四连杆，所述第一主动杆一端通过第十一转动副与大臂另一端连接，第一主动杆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第二支撑架的第一端连接，所述第四连杆一端通过第八转动副与第二支撑架的第二端连接，另一端通过第七转动副与铲斗连接，第二支撑架的第三端通过第五转动副与大臂连接。
所述第一主动杆和第二主动杆分别由伺服电机驱动。
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、由于采用新型多连杆机构，简化了连杆传动部分，不仅具有其他多自由度可控机构式装载机的灵活性、动作迅速等优点，而且由于简化了连杆传动部分，并应用了支撑架，因此还具有各杆及连接处受力更好，工作空间更大，更加适用于制造各类装载机及其他工程机械等优点。
3、本发明主动杆驱动方式灵活多变，可选用伺服电机驱动，混合驱动等驱动形式，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为本发明所述一种多自由度可控机械式装载机构示意图。
图2为本发明所述一种多自由度可控机械式装载机构的大臂抬升机构示意图。
图3为本发明所述一种多自由度可控机械式装载机构的铲斗翻转机构示意图。
图4为本发明所述一种多自由度可控机械式装载机构的工作示意图。
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4所示，一种多自由度可控机械式装载机构，包括机架1、大臂抬升机构和铲斗翻转机构；
所述大臂抬升机构包括大臂9、第二主动杆3、第一支撑架5、第一连杆24和第二连杆7，所述大臂9通过第十二转动副21与机架1连接，所述第二主动杆3一端通过第一转动副2与机架1连接，另一端通过第二转动副4与第一支撑架5的第一端连接，所述第一连杆24一端通过第十四转动副25与第一支撑架5的第二端连接，另一端通过第十三转动副22与大臂9连接，所述第二连杆7一端通过第三转动副6与第一支撑架5的第三端连接，另一端通过第四转动副23与大臂9连接；大臂9一端通过第六转动副10与铲斗11连接；
所述铲斗翻转机构包括第一主动杆19、第三连杆17、第二支撑架15和第四连杆13，所述第一主动杆19一端通过第十一转动副20与大臂9另一端连接，第一主动杆19另一端通过第十转动副18与第三连杆17一端连接，第三连杆17另一端通过第九转动副16与第二支撑架15的第一端连接，所述第四连杆13一端通过第八转动副14与第二支撑架15的第二端连接，另一端通过第七转动副12与铲斗11连接，第二支撑架15的第三端通过第五转动副8与大臂9连接。
所述第一主动杆3和第二主动杆19分别由伺服电机驱动。

Claims (1)

1.一种多自由度可控机械式装载机构，包括机架、大臂抬升机构和铲斗翻转机构；其特征在于：
所述大臂抬升机构包括大臂、第二主动杆、第一支撑架、第一连杆和第二连杆，所述大臂通过第十二转动副与机架连接，所述第二主动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一支撑架的第一端连接，所述第一连杆一端通过第十四转动副与第一支撑架的第二端连接，另一端通过第十三转动副与大臂连接，所述第二连杆一端通过第三转动副与第一支撑架的第三端连接，另一端通过第四转动副与大臂连接；大臂一端通过第六转动副与铲斗连接；
所述铲斗翻转机构包括第一主动杆、第三连杆、第二支撑架和第四连杆，所述第一主动杆一端通过第十一转动副与大臂另一端连接，第一主动杆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第二支撑架的第一端连接，所述第四连杆一端通过第八转动副与第二支撑架的第二端连接，另一端通过第七转动副与铲斗连接，第二支撑架的第三端通过第五转动副与大臂连接；
所述第一主动杆和第二主动杆分别由伺服电机驱动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104912131A (zh) * 2015-06-04 2015-09-16 广西大学 多自由度可控挖掘机构

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PB01 Publication
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