CN104074214A - 一种具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构 - Google Patents

Abstract

一种具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构，包括机架、主动杆、第一摇臂、第一连杆、拉杆、第二摇臂、第二连杆、大臂、铲斗和两个锁紧装置。所述主动杆与机架连接，另一端与第一摇臂连接，第一摇臂另外两端与拉杆和第一连杆连接，拉杆另一端与铲斗连接，第一连杆另一端与第二摇臂连接，第二摇臂另外两端分别与第二连杆和大臂连接，第二连杆另一端与机架连接，大臂另外两端分别与铲斗和机架连接，锁紧装置安装在转动副上，根据不同工况锁紧放松，完成作业。本发明用连杆机构替代液压机构，通过锁紧装置实现主动变胞，一个主动杆实现两个自由度装载作业，操作简单成本低廉。

Description

一种具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构

技术领域

本发明涉及装载机技术领域，特别是一种具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构。

背景技术

装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。现在常用的液压式装载机存在着许多不足和缺点，例如，液压元件加工精度要求高、制造较为困难，而且在使用过程中维修保养成本较高，操作难度较大，结构复杂，效率低。现行的多连杆机构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、机架传动系统的复杂性，且难以控制达到预期目的。

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两自由度可控机构式装载机构，首先采用多连杆传动，克服了液压传动结构复杂，操作难度大、效率低、成本高等缺点，同时采用了主动变胞机构，减少了构件和电动机数量，简化了机构的结构，增加了控制的可靠性，还降低装载机构制造成本和维护保养成本。

本发明通过以下技术方案达到以上目的：一种具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构，包括机架、主动杆、第一摇臂、第一连杆、拉杆、第二摇臂、第二连杆、大臂、铲斗和两个锁紧装置。所述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摇臂连接，所述第一摇臂另外两端分别通过第三转动副和第四转动副与拉杆和第一连杆连接，所述拉杆另一端通过第五转动副与铲斗连接，所述第一连杆另一端通过第六转动副与第二摇臂连接，所述第二摇臂另外两端分别通过第七转动副和第八转动副与第二连杆和大臂连接，所述第二连杆另一端通过第九转动副与机架连接，所述大臂另外两端分别通过第十转动副和第十一转动副与铲斗和机架连接。

所述两个锁紧装置分别安装在第四转动副和第七转动副上，通过控制上述两个锁紧装置，分别称为第一锁紧装置和第二锁紧装置，根据不同工况对转动副适时地进行锁紧和放松，从而实现主动变胞功能。

所述主动件由伺服电机驱动。

工作原理及过程：

在各装载工况作业中，第一锁紧装置打开，第四转动副失去自由度，同时第二锁紧装置关闭，第七转动副拥有自由度，此时，在主动杆的作用下，可以实现对铲斗的升举下降的控制；第一锁紧装置关闭，第四转动副恢复自由度，第二同时锁紧装置打开，第七转动副失去自由度，此时，在主动杆的作用下，可以实现铲斗的翻转；第一、第二锁紧装置同时关闭，第四、第七转动副同时得到自由度，此时在主动杆的作用下，可以实现铲斗的平放。在整个装载作业过程中，两个锁紧装置根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，共同完成装载作业。

本发明的突出优点在于：

1、利用连杆传动代替液压传动，解决了传统装载机传统液压装载机维修保养成本高、作业噪音大、液压元件成本高等缺点。

2、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，降低工人劳动强度等优点。

3、通过在连杆机构上加装锁紧装置，并让其能根据机构的不同工况锁紧和放松特定的转动副，适时降低恢复装载机构的自由度，从而实现了一个电机就可以完成装载机的两自由度作业的功能，相比其他多自由度可控装载机构，降低了机构的复杂性，降低了制造、维护、维修的成本，还增加了机构的可控性和稳定性，提高了工作效率，所具有的遥控功能，降低了操作难度。该发明专利和工程技术更加适用于制造各类装载机及其他工程机械。

附图说明

图1为本发明所述的具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构的结构示意图。

图2为本发明所述的具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构的俯视图。

图3为本发明所述的具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构的侧视图。

图4为本发明专利所述的锁紧装置结构示意图。

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。

对照图1、2，3，本发明所述的具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构，包括机架1、主动杆2、第一摇臂3、第一连杆5、拉杆6、第二摇臂9、第二连杆11、大臂8、铲斗7和第一锁紧装置4、第二锁紧装置10。所述主动杆2一端通过第一转动副12与机架1连接，另一端通过第二转动副13与第一摇臂3连接，第一摇臂3另外两端分别通过第三转动副15和第四转动副14与拉杆6和第一连杆5连接，拉杆6另一端通过第五转动副17与铲斗7连接，第一连杆5另一端通过第六转动副16与第二摇臂9连接，第二摇臂9另外两端分别通过第七转动副20和第八转动副19与第二连杆11和大臂8连接，第二连杆11另一端通过第九转动副23与机架1连接，大臂8另外两端分别通过第十转动副18和第十一转动副22与铲斗7和机架1连接。

对照图2、3，4，所述第一锁紧装置4、第二锁紧装置10分别安装在第四转动副14和第七转动副20上。

工作原理及过程：

在各装载工况作业中，当第一锁紧装置4打开，第四转动副14失去自由度，同时第二锁紧装置10关闭，第七转动副20拥有自由度，此时，在主动杆2的作用下，实现对铲斗7的升举下降的控制；当第一锁紧装置4关闭，第四转动副14恢复自由度，第二锁紧装置10打开，第七转动副20失去自由度，此时，在主动杆2的作用下，实现铲斗的翻转；当第一锁紧装置4、第二锁紧装置10同时关闭，第四转动副14、第七转动副20同时得到自由度，此时，在主动杆2的作用下，实现铲斗的平放。在整个装载作业过程中，两个锁紧装置根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，共同完成装载作业。

Claims (3)

1.一种具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构，包括机架、主动杆、第一摇臂、第一连杆、拉杆、第二摇臂、第二连杆、大臂、铲斗和两个锁紧装置，其特征在于，所述主动杆与机架连接，另一端与第一摇臂连接，第一摇臂另外两端与拉杆和第一连杆连接，拉杆另一端与铲斗连接，第一连杆另一端与第二摇臂连接，第二摇臂另外两端分别与第二连杆和大臂连接，第二连杆另一端与机架连接，大臂另外两端分别与铲斗和机架连接，锁紧装置安装在转动副上。

2.根据权利要求1所述的具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构，其特征在于，所述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摇臂连接，第一摇臂另外两端分别通过第三转动副和第四转动副与拉杆和第一连杆连接，拉杆另一端通过第五转动副与铲斗连接，第一连杆另一端通过第六转动副与第二摇臂连接，第二摇臂另外两端分别通过第七转动副和第八转动副与第二连杆和大臂连接，第二连杆另一端通过第九转动副与机架连接，大臂另外两端分别通过第十转动副和第十一转动副与铲斗和机架连接。

3.根据权利要求1所述的具有主动变胞功能的两自由度可控机构式装载机构，其特征在于，所述锁紧装置为两个，分别安装在第四转动副和第七转动副上。