CN114876943A - 一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构及方法 - Google Patents

一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构及方法，属于传动机构领域，包括依次连接的主动杆、被动杆、第一液压缸、第二液压缸，所述主动杆由第一节点、第三节点和第九节点连接而成的三角形区域构成，所述被动杆由第三节点和第四节点构成。本发明解决二连超宽平板单元展开功能需求中遇到的技术困难，不仅满足空间限制要求，而且通过巧妙的锁定设计提高了机构强度，在宽度维度可实现分布式布局液压缸。

Description

一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构及方法
技术领域
本发明涉及传动机构领域，更为具体的，涉及一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构及方法。
背景技术
在工程机械、环卫机械、游乐设备等领域会有将一个二连超宽平板单元(如图1a、图1b、图c所示)展开到一定姿态功能需求。图1a、图1b、图c中，a表示超宽平板单元1与铅锤面夹角，b表示超宽平板单元厚度，此处为0.2米，c表示超宽平板单元1长度，此处为0.75米，d表示超宽平板单元2长度，此处为1米。
此超宽平板单元在这里定义为厚度b、长c或d、宽大于8米的两个大型平板单元，在这两个平板单元空间体积内部具体布置什么负载，可根据具体任务需求而定。此二连超宽平板单元需要实现图1种所示的由弯曲状态展开到水平状态，且所有机构必须在图1种所示限制区域内完成设计。
现有市场上没有对二连超宽平板单元做展开的已有技术方案可应用，必须自行设计方案满足上述功能需求。
在满足图1中诸多限制的情况下，实现前述二连超宽平板单元展开需要解决如下困难：1)机构必须在如图1所示空间限制区域内设计实现；2)超宽平板单元通常重量较重，需要所设计的机构满足强度要求，且能在展开状态下实现空间位置机械锁定，确保液压缸在失效情况下，系统仍然能安全驻留在展开位置；3)二连超宽平板单元展开机构必须结构简单可靠，减少液压缸使用数量，进而减少液压源复杂度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构及方法，解决背景中二连超宽平板单元展开功能需求中遇到的困难，不仅满足空间限制要求，而且通过巧妙的锁定设计以提高了机构强度，可以在宽度维度实现分布式布局液压缸等。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构，包括依次连接的主动杆、被动杆、第一液压缸、第二液压缸。
进一步地，所述主动杆由第一节点、第三节点和第九节点连接而成的三角形区域构成。
进一步地，所述被动杆由第三节点和第四节点构成。
进一步地，所述第一节点固定于基础，为不动铰接点；所述第三节点固定于主动杆，为动铰接点；所述第九节点，固定于主动杆，为动锁定点。
进一步地，所述第四节点固定于第二超宽平板单元，为动铰接点。
进一步地，所述第一液压缸、第二液压缸联合推动主动杆转动，从而带动被动杆运动，并将二连超宽平板单元推动到水平状态。
进一步地，包括多个液压锁。
进一步地，所述多个液压锁的数量为个。
进一步地，在二连超宽平板单元推动到水平状态后，第八节点通过第一液压锁锁定到第七节点上，第九节点通过第二液压锁锁定到第五节点上，第十二节点通过第三液压锁锁定到第十一节点上，实现二连超宽平板单元展开锁定。
一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构的方法，利用如上任一项所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，执行如下步骤：
初始状态下，第一超宽平板单元在重力作用下绕第六节点转动，其下边沿仅靠基础的斜面上，第二超宽平板单元自然下垂，液压缸处于不受力状态；
当需要展开时，连接第四节点和第五节点的第二液压缸开始运动，其推动第四节点向右运动，第四节点在第二超宽平板单元上，导致超宽平板单元绕第十一节点转动，当第二液压缸伸长到预设长度后，暂停伸长；进而连接第二节点和第三节点的第一液压缸开始工作，随着其长度的增加，第三节点开始向右上运动，包含第一节点、第三节点和第九节点的主动杆开始绕第一节点转动，最终第一液压缸的长度达到预设值后停止工作；
第一液压缸推动第三节点向右上方运动，此时连接第三节点和第四节点的被动杆也向右上方运动，最终主动杆、第一液压缸、第二液压缸和被动杆运动到设定位置；
待二连超宽平板单元运动到水平状态后，主动杆上第九节点恰好转动到固定于基础上的第五节点位置，第一超宽平板单元上第八节点恰好运动到固定于基础上的第七节点位置，第二超宽平板单元上第十二节点恰好运动到固定于超宽平板单元上的第十一节点，利用处于三个位置的液压锁同时进行机械锁定，完成整个展开机构的机械锁定。
本发明的有益效果包括：
本发明提出的二连超宽平板单元空间分布式展开机构解决了二连超宽平板单元的困难：满足在如图1所示空间限制区域内设计的要求；本机构在展开状态下实现空间位置机械锁定，确保液压缸在失效情况下，仍然能安全驻留在展开位置；二连超宽平板单元展开机构结构简单可靠，液压缸使用数量少。
本发明提出的二连超宽平板单元空间分布式展开机构还具有如下创新点：
本发明的机构在展开到位后，第八节点锁定到第七节点、第九节点锁定到第五节点、第十二节点锁定到第十一节点，这三处机械锁定保证了机构在超宽平板单元重量较重情况下仍然能稳定工作，本发明机构还创新的将位于超宽平板单元上的第四节点设计到了连接主动杆上第一节点和第三节点的直线的延长线上，由连杆机构的特性可知，此时主动杆和被动杆恰好处于传动死点位置，此时可将由主动杆和被动杆连成的整体等效为连接第一节点和第四节点的单根杆件，此结构在不需要液压缸受力情况下，即能实现对超宽平板单元的支撑。
本发明的机构所用液压缸不需要带自锁功能，从而更容易对液压缸进行选型，进而选取的液压缸的造价更低，且系统可靠性更高。
本发明的机构结构简单可靠，创新的将结构件分为两组：第一组由主动杆、第一液压缸和被动杆组成；第二组由第二液压缸组成，两组结构共计四套，在空间上均匀分布到超宽平板单元宽度维四个位面上，每个位面只有如图2所示机构半套，整个机构相当于应用了如图2所示机构两个整套，而不是采用如图2所示机构四个整套，节约了空间体积，减半了构件和液压缸，经济性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为二连超宽平板单元的第一结构示意图；
图1b为二连超宽平板单元的第二结构示意图；
图1c为二连超宽平板单元的第三结构示意图；
图2为本发明机构展开结构示意图；
图3为本发明机构空间展开示意图；
图4a为应用本发明的某型二连超宽平板单元空间分布式展开机构初始状态的第一结构示意图；
图4b为应用本发明的某型二连超宽平板单元空间分布式展开机构初始状态的第二结构示意图；
图4c为应用本发明的某型二连超宽平板单元空间分布式展开机构初始状态的第三结构示意图；
图5a为应用本发明的某型二连超宽平板单元空间分布式展开机构展开到位状态的第一结构示意图；
图5b为应用本发明的某型二连超宽平板单元空间分布式展开机构展开到位状态的第二结构示意图；
图5c为应用本发明的某型二连超宽平板单元空间分布式展开机构展开到位状态的第三结构示意图；
图中，1-基础，2-第一超宽平板单元，3-第二超宽平板单元，4-机构可用空间设计区域，101-第一液压缸，102-主动杆，103-被动杆，104-第二液压缸，201-第一节点，202-第二节点，203-第三节点，204-第四节点，205-第五节点，206-第六节点，207-第七节点，208-第八节点，209-第九节点，210-第十节点，211-第十一节点，212-第十二节点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
本发明实施例提供一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构。该机构主要由主动杆102、被动杆103和液压缸等组成。
机构初始状态如图2中左图所示，第一超宽平板单元2在重力作用下绕第六节点206转动，其下边沿仅靠基础的斜面上，第二超宽平板单元3自然下垂，液压缸处于不受力状态。当机构需要展开时，连接第四节点204和第五节点205的第二液压缸104开始运动，其推动第四节点204向右运动，第四节点204在第二超宽平板单元2上，导致超宽平板单元绕第十一节点211转动，当第二液压缸104伸长到预设长度后，暂停伸长。进而连接第二节点202和第三节点203的第一液压缸101开始工作，随着其长度的增加，第三节点203开始向右上运动，包含第一节点201、第三节点203和第九节点209的主动杆102开始绕第一节点201转动，最终第一液压缸101的长度达到预设值后停止工作。液压缸在前序描述中，推动第三节点203向右上方运动，此时连接第三节点203和第四节点204的被动杆也向右上方运动，最终主动杆102、第一液压缸101、第二液压缸104和被动杆103运动到如图2右图所示。待二连超宽平板单元运动到水平状态后，主动杆102上第九节点209恰好转动到固定于基础1上的第五节点205位置，第一超宽平板单元2上第八节点208恰好运动到固定于基础上的第七节点207位置，第二超宽平板单元3上第十二节点212恰好运动到固定于超宽平板单元上的第十一节点211，处于三个位置的液压锁同时进行机械锁定，完成整个展开机构的机械锁定。
通过上述步骤，本发明实施例的二连超宽平板单元空间分布式展开机构实现了二连超宽平板单元二维展开功能。本发明的机构在三维空间中的展开示意如图3，此时，将结构件分为两组：第一组由主动杆102、第一液压缸101和被动杆组成；第二组由第二液压缸104组成，两组结构共计四套，在三维空间中均匀分布到超宽平板单元宽度维度上，最终实现了对空间二连超宽平板单元的展开。
本发明实施例中，第一液压缸101和第二液压缸104联合推动主动杆转动，从而带动被动杆103向右上方运动，并将二连超宽平板单元推动到水平状态，最后将第八节点208锁定到第七节点207、第九节点209锁定到第五节点205、第十二节点212锁定到第十一节点211，实现二连超宽平板单元展开锁定。
按本发明设计并应用的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，如图4a、图4b、4c、图5a、图5b、图5c所示。
实施例1：一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，包括依次连接的主动杆102、被动杆103、第一液压缸101、第二液压缸104。
实施例2：在实施例1的基础上，所述主动杆102由第一节点201、第三节点203和第九节点209连接而成的三角形区域构成。
实施例3：在实施例1的基础上，所述被动杆103由第三节点203和第四节点204构成。
实施例4：在实施例2的基础上，所述第一节点201固定于基础1，为不动铰接点；所述第三节点203固定于主动杆102，为动铰接点；所述第九节点209，固定于主动杆102，为动锁定点。
实施例5：在实施例3的基础上，所述第四节点204固定于第二超宽平板单元2，为动铰接点。
实施例6：在实施例1的基础上，所述第一液压缸101、第二液压缸104联合推动主动杆102转动，从而带动被动杆103运动，并将二连超宽平板单元推动到水平状态。
实施例7：在实施例6的基础上，包括多个液压锁。
实施例8：在实施例7的基础上，所述多个液压锁的数量为3个。
实施例9：在实施例8的基础上，在二连超宽平板单元推动到水平状态后，第八节点208通过第一液压锁锁定到第七节点207上，第九节点209通过第二液压锁锁定到第五节点205上，第十二节点212通过第三液压锁锁定到第十一节点211上，实现二连超宽平板单元展开锁定。
实施例10：一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构的方法，利用如实施例1～实施例9任一项所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，执行如下步骤：
初始状态下，第一超宽平板单元2在重力作用下绕第六节点206转动，其下边沿仅靠基础1的斜面上，第二超宽平板单元3自然下垂，液压缸处于不受力状态；
当需要展开时，连接第四节点204和第五节点205的第二液压缸104开始运动，其推动第四节点204向右运动，第四节点204在第二超宽平板单元3上，导致超宽平板单元绕第十一节点211转动，当第二液压缸104伸长到预设长度后，暂停伸长；进而连接第二节点202和第三节点203的第一液压缸101开始工作，随着其长度的增加，第三节点203开始向右上运动，包含第一节点201、第三节点203和第九节点209的主动杆102开始绕第一节点201转动，最终第一液压缸101的长度达到预设值后停止工作；
第一液压缸101推动第三节点203向右上方运动，此时连接第三节点203和第四节点204的被动杆103也向右上方运动，最终主动杆102、第一液压缸101、第二液压缸104和被动杆103运动到设定位置；
待二连超宽平板单元运动到水平状态后，主动杆102上第九节点209恰好转动到固定于基础1上的第五节点205位置，第一超宽平板单元2上第八节点208恰好运动到固定于基础上的第七节点207位置，第二超宽平板单元3上第十二节点212恰好运动到固定于超宽平板单元上的第十一节点211，利用处于三个位置的液压锁同时进行机械锁定，完成整个展开机构的机械锁定。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，包括依次连接的主动杆(102)、被动杆(103)、第一液压缸(101)、第二液压缸(104)。
2.根据权利要求1所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，所述主动杆(102)由第一节点(201)、第三节点(203)和第九节点(209)连接而成的三角形区域构成。
3.根据权利要求1所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，所述被动杆(103)由第三节点(203)和第四节点(204)构成。
4.根据权利要求2所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，所述第一节点(201)固定于基础(1)，为不动铰接点；所述第三节点(203)固定于主动杆(102)，为动铰接点；所述第九节点(209)，固定于主动杆(102)，为动锁定点。
5.根据权利要求3所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，所述第四节点(204)固定于第二超宽平板单元(2)，为动铰接点。
6.根据权利要求1所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，所述第一液压缸(101)、第二液压缸(104)联合推动主动杆(102)转动，从而带动被动杆(103)运动，并将二连超宽平板单元推动到水平状态。
7.根据权利要求6所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，包括多个液压锁。
8.根据权利要求7所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，所述多个液压锁的数量为3个。
9.根据权利要求8所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，其特征在于，在二连超宽平板单元推动到水平状态后，第八节点(208)通过第一液压锁锁定到第七节点(207)上，第九节点(209)通过第二液压锁锁定到第五节点(205)上，第十二节点(212)通过第三液压锁锁定到第十一节点(211)上，实现二连超宽平板单元展开锁定。
10.一种二连超宽平板单元空间分布式展开机构的方法，其特征在于，利用如权利要求1～9任一项所述的二连超宽平板单元空间分布式展开机构，执行如下步骤：
初始状态下，第一超宽平板单元(2)在重力作用下绕第六节点(206)转动，其下边沿仅靠基础(1)的斜面上，第二超宽平板单元(3)自然下垂，液压缸处于不受力状态；
当需要展开时，连接第四节点(204)和第五节点(205)的第二液压缸(104)开始运动，其推动第四节点(204)向右运动，第四节点(204)在第二超宽平板单元(3)上，导致超宽平板单元绕第十一节点(211)转动，当第二液压缸(104)伸长到预设长度后，暂停伸长；进而连接第二节点(202)和第三节点(203)的第一液压缸(101)开始工作，随着其长度的增加，第三节点(203)开始向右上运动，包含第一节点(201)、第三节点(203)和第九节点(209)的主动杆(102)开始绕第一节点(201)转动，最终第一液压缸(101)的长度达到预设值后停止工作；
第一液压缸(101)推动第三节点(203)向右上方运动，此时连接第三节点(203)和第四节点(204)的被动杆(103)也向右上方运动，最终主动杆(102)、第一液压缸(101)、第二液压缸(104)和被动杆(103)运动到设定位置；
待二连超宽平板单元运动到水平状态后，主动杆(102)上第九节点(209)恰好转动到固定于基础(1)上的第五节点(205)位置，第一超宽平板单元(2)上第八节点(208)恰好运动到固定于基础(1)上的第七节点(207)位置，第二超宽平板单元(3)上第十二节点(212)恰好运动到固定于超宽平板单元上的第十一节点(211)，利用处于三个位置的液压锁同时进行机械锁定，完成整个展开机构的机械锁定。
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