專(zhuān)利名稱(chēng)：一種支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
可控機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)柔性輸出，改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性，目前的可控機(jī)構(gòu)按實(shí)現(xiàn)方式，主要分為可調(diào)機(jī)構(gòu)、變輸入轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)、電子凸輪機(jī)構(gòu)以及混合輸入驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。可調(diào)機(jī)構(gòu)主要對(duì)連桿機(jī)構(gòu)相對(duì)桿長(zhǎng)或者各鉸鏈間的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，以滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的要求，可以實(shí)現(xiàn)軌跡綜合、運(yùn)動(dòng)綜合以及函數(shù)綜合，但多數(shù)可調(diào)機(jī)構(gòu)是在運(yùn)動(dòng)停止的過(guò)程中進(jìn)行人工手動(dòng)有級(jí)調(diào)節(jié)或自動(dòng)調(diào)節(jié)，其可控程度低，實(shí)用性差；變輸入轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)是針對(duì)單自由度機(jī)構(gòu)而言，通過(guò)凸輪或其他變傳動(dòng)比裝置實(shí)現(xiàn)變輸入轉(zhuǎn)速，除制造成本較高外，不具備輸出運(yùn)動(dòng)的柔性，變輸入轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)輸出軌跡固定，機(jī)構(gòu)靈活度差，不能滿(mǎn)足輸出軌跡和動(dòng)作需要變化的要求，應(yīng)用范圍有限，由于多數(shù)使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，易受電力限制，也不利于野外作業(yè)；電子凸輪機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)凸輪機(jī)構(gòu)的功能，可按不同的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律選擇存儲(chǔ)器中的凸輪輪廓曲線，輸出運(yùn)動(dòng)不需要更換機(jī)器的物理部件，機(jī)構(gòu)的輸出柔性好，但是電子凸輪機(jī)構(gòu)依賴(lài)計(jì)算機(jī)和伺服系統(tǒng)，不僅對(duì)控制系統(tǒng)要求高，而且同樣受電力供應(yīng)制約，不利于野外作業(yè)?；旌陷斎腧?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是指多自由度機(jī)構(gòu)的輸入由常速電機(jī)和伺服電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)精確的多任務(wù)輸出，由于采用多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不僅成本較高，而且這類(lèi)機(jī)構(gòu)存在電力供電問(wèn)題，影響了多自由度可控連桿機(jī)構(gòu)在缺乏電力供應(yīng)的野外場(chǎng)合的應(yīng)用。其它一些多自由度機(jī)械，例如液壓式工程機(jī)械，雖然可以由一臺(tái)原動(dòng)機(jī)通過(guò)液壓或其他類(lèi)似系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成復(fù)雜軌跡輸出，但這些系統(tǒng)也存在著漏油、漏氣、震動(dòng)、制造和維護(hù)保養(yǎng)成本高、工作效率易受環(huán)境溫度影響等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，針對(duì)輸出運(yùn)動(dòng)精度要求不高的場(chǎng)合，本實(shí)用新型提供一種支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法。能夠?qū)崿F(xiàn)單一定速運(yùn)動(dòng)輸入，多自由度連桿機(jī)構(gòu)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)輸出，且輸出運(yùn)動(dòng)的軌跡可以隨意改變，而且，避免因過(guò)度依賴(lài)計(jì)算機(jī)和伺服系統(tǒng)而造成的可靠度低、實(shí)用性差的缺點(diǎn)，并滿(mǎn)足電力供應(yīng)困難場(chǎng)合的應(yīng)用，方便野外施工作業(yè)；此外，克服液壓、氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)漏油、漏氣、震動(dòng)、維護(hù)保養(yǎng)成本高、工作效率易受環(huán)境溫度影響的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:一種支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)，由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、多自由度連桿機(jī)構(gòu)組成，所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)由兩個(gè)或兩個(gè)以上主動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)，所述原動(dòng)機(jī)僅限內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)，所述傳動(dòng)裝置由分動(dòng)箱、離合器、換向裝置、減速器構(gòu)成，所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿由離合器和換向裝置實(shí)現(xiàn)控制。所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)為五桿機(jī)構(gòu)，由第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、第二連桿、第一連桿、機(jī)架構(gòu)成。所述第一主動(dòng)桿一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架一端聯(lián)接，第一主動(dòng)桿另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿一端聯(lián)接，第一連桿另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿聯(lián)接，第二連桿通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二主動(dòng)桿一端聯(lián)接，第二主動(dòng)桿另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架另一端聯(lián)接。所述原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)分動(dòng)箱,分動(dòng)箱第一輸出端通過(guò)第一離合器、第一換向裝置、第一減速器驅(qū)動(dòng)第一主動(dòng)桿，分動(dòng)箱第二輸出端通過(guò)離合器、第二換向裝置、第二減速器驅(qū)動(dòng)第二主動(dòng)桿。所述第一離合器、第二離合器主要用來(lái)接通或者斷開(kāi)從分動(dòng)箱傳遞過(guò)來(lái)的動(dòng)力，所述第一換向裝置、第二換向裝置主要用來(lái)切換動(dòng)力的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿正向轉(zhuǎn)動(dòng)與反向轉(zhuǎn)動(dòng)切換。所述第一減速器與第二減速器主要對(duì)從分動(dòng)箱傳遞的動(dòng)力進(jìn)行降速增扭，即降低轉(zhuǎn)速，增加扭矩，而且，選用帶有自鎖功能的減速器，以保證動(dòng)力斷開(kāi)后，多自由度連桿機(jī)構(gòu)各桿件保持靜止?fàn)顟B(tài)。通過(guò)對(duì)第一離合器、第二離合器、第一換向裝置、第二換向裝置的協(xié)調(diào)配合，從而達(dá)到對(duì)第一主動(dòng)桿和第二主動(dòng)桿的控制，實(shí)現(xiàn)第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)、停止以及正向轉(zhuǎn)動(dòng)和逆向轉(zhuǎn)動(dòng)的切換。所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)由原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置中的分動(dòng)箱，將動(dòng)力分配給多自由度連桿機(jī)構(gòu)中的各個(gè)主動(dòng)桿,解決幾個(gè)主動(dòng)桿由同一原動(dòng)件驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)傳動(dòng)裝置中第一離合器、第二離合器、第一換向裝置、第二換向裝置的操控，實(shí)現(xiàn)多自由度連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制，滿(mǎn)足對(duì)輸出運(yùn)動(dòng)精度要求不高的場(chǎng)合應(yīng)用。工作時(shí)，原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置的分動(dòng)箱將動(dòng)力分配給多自由度連桿機(jī)構(gòu)的各主動(dòng)桿，通過(guò)傳動(dòng)裝置的離合器、換向裝置的人工操作控制，實(shí)現(xiàn)各主動(dòng)桿均以定速驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)，或者實(shí)現(xiàn)某些主動(dòng)桿靜止、其它主動(dòng)桿定速驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)。在各主動(dòng)桿的正反向定速驅(qū)動(dòng)、靜止的離散變速驅(qū)動(dòng)的作用下，實(shí)現(xiàn)多自由度連桿機(jī)構(gòu)各支鏈均運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，或者某支鏈運(yùn)動(dòng)停歇、余支鏈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。通過(guò)這些支鏈運(yùn)動(dòng)形式的組合，實(shí)現(xiàn)多自由度連桿機(jī)構(gòu)輸出復(fù)雜、可變的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)?shù)诙B桿上的鉸孔為運(yùn)動(dòng)輸出點(diǎn)時(shí)，通過(guò)單一的原動(dòng)機(jī)輸入運(yùn)動(dòng)，可以使該鉸孔處實(shí)現(xiàn)可變的復(fù)雜軌跡運(yùn)動(dòng)柔性輸出，不僅減少了原動(dòng)機(jī)的使用數(shù)量，降低了成本，而且通過(guò)機(jī)械裝置調(diào)整控制，避免了過(guò)度依賴(lài)計(jì)算機(jī)和伺服技術(shù)，提高了可靠性。采用內(nèi)燃機(jī)為原動(dòng)機(jī)，可以克服電力供應(yīng)的限制，滿(mǎn)足野外作業(yè)需要。本實(shí)用新型突出優(yōu)點(diǎn)在于:1，本實(shí)用新型通過(guò)單臺(tái)定速原動(dòng)機(jī)即可對(duì)多自由度連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，解決了幾個(gè)主動(dòng)桿需幾個(gè)變速原動(dòng)件分別驅(qū)動(dòng)和控制的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了單一定速運(yùn)動(dòng)輸入，多自由度連桿機(jī)構(gòu)的可變復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡輸出，不僅減少了原動(dòng)機(jī)的使用數(shù)量，降低了成本，而且通過(guò)機(jī)械裝置調(diào)整控制，避免了對(duì)計(jì)算機(jī)和伺服系統(tǒng)的依賴(lài)，提高了可靠性，滿(mǎn)足裝載機(jī)、挖掘機(jī)等對(duì)工作精度要求不高的場(chǎng)合應(yīng)用。2、當(dāng)原動(dòng)機(jī)采用內(nèi)燃機(jī)時(shí)，相比伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及混合驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)用性更強(qiáng)，不僅不受電力供應(yīng)限制，更加適合野外作業(yè)，而且相比伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本更加低廉，同時(shí)由于采用離合器，具有過(guò)載保護(hù)功能。3、主動(dòng)桿只有正向定速驅(qū)動(dòng)、停止驅(qū)動(dòng)、反向定速驅(qū)動(dòng)三種驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，所以傳動(dòng)裝置中不需要變傳動(dòng)比裝置，既降低了成本，也操作方便，尤其適合挖掘機(jī)、裝載機(jī)等由人工操作控制工作運(yùn)動(dòng)軌跡的場(chǎng)合。[0015]4、不僅實(shí)現(xiàn)了單一定速運(yùn)動(dòng)輸入多自由度連桿機(jī)構(gòu)的可變復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡輸出，而且還克服了因?yàn)椴捎靡簤夯蚱渌到y(tǒng)驅(qū)動(dòng)而造成的漏油、漏氣、震動(dòng)、維護(hù)保養(yǎng)成本高、工作效率易受環(huán)境溫度影響的缺點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實(shí)用新型所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)俯視圖。圖4為本實(shí)用新型所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)的主視圖。圖5為本實(shí)用新型所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)的五連桿示意圖。圖6為本實(shí)用新型所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)的三維示意圖。圖7為本實(shí)用新型所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)的工作示意圖。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。對(duì)照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)用新型所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)，包括原動(dòng)機(jī)10、傳動(dòng)裝置和多自由度連桿機(jī)構(gòu)。所述原動(dòng)機(jī)10為內(nèi)燃機(jī)或電機(jī)。所述傳動(dòng)裝置由分動(dòng)箱4、離合器、換向裝置、減速器構(gòu)成，所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿由離合器和換向裝置實(shí)現(xiàn)控制。對(duì)照?qǐng)D1、圖3、圖4、圖5，所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)為五桿機(jī)構(gòu)，由第一主動(dòng)桿16、第二主動(dòng)桿8、第二連桿12、第一連桿14、機(jī)架19構(gòu)成。所述第一主動(dòng)桿16 —端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副17與機(jī)架19 一端聯(lián)接，第一主動(dòng)桿16另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副15與第一連桿14 一端聯(lián)接，第一連桿14另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副11與第二連桿12聯(lián)接，第二連桿12通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副9與第二主動(dòng)桿8 一端聯(lián)接，第二主動(dòng)桿8另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副18與機(jī)架19另一端聯(lián)接。對(duì)照?qǐng)D1、圖3,所述原動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)分動(dòng)箱4,分動(dòng)箱4第一輸出端20通過(guò)第一離合器3、第一換向裝置2、第一減速器I驅(qū)動(dòng)第一主動(dòng)桿16,分動(dòng)箱4第二輸出端21通過(guò)離合器5、第二換向裝置6、第二減速器7驅(qū)動(dòng)第二主動(dòng)桿8。對(duì)照?qǐng)D1、圖2，所述第一離合器3、第二離合器5主要用來(lái)接通或者斷開(kāi)從分動(dòng)箱4傳遞過(guò)來(lái)的動(dòng)力，所述第一換向裝置2、第二換向裝置6主要用來(lái)切換動(dòng)力的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)第一主動(dòng)桿16、第二主動(dòng)桿8正向轉(zhuǎn)動(dòng)與反向轉(zhuǎn)動(dòng)切換，因此，換向裝置可以選用含正反向輸出功能的齒輪箱。所述第一減速器I與第二減速器7主要對(duì)從分動(dòng)箱4傳遞的動(dòng)力進(jìn)行降速增扭，即降低轉(zhuǎn)速，增加扭矩，為保證動(dòng)力斷開(kāi)后，多自由度連桿機(jī)構(gòu)各桿件保持靜止?fàn)顟B(tài)，選用帶有自鎖功能的減速器。通過(guò)對(duì)第一離合器3、第二離合器5、第一換向裝置2、第二換向裝置6的協(xié)調(diào)配合，從而達(dá)到對(duì)第一主動(dòng)桿16和第二主動(dòng)桿8的控制，實(shí)現(xiàn)第一主動(dòng)桿16、第二主動(dòng)桿8轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)、停止以及正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)的切換。[0031]對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖6，、圖7，所述的支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)，由原動(dòng)機(jī)10通過(guò)傳動(dòng)裝置中的分動(dòng)箱4將動(dòng)力分配給多自由度連桿機(jī)構(gòu)中的各個(gè)主動(dòng)桿，實(shí)現(xiàn)幾個(gè)主動(dòng)桿由一個(gè)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)對(duì)傳動(dòng)裝置中第一離合器3、第二離合器5、第一換向裝置2、第二換向裝置6的操控，實(shí)現(xiàn)多自由度連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制。由于通過(guò)離合器、換向裝置僅能達(dá)到動(dòng)力通斷和方向切換，因此多自由度連桿機(jī)構(gòu)的各主驅(qū)動(dòng)桿是處于正反向定速驅(qū)動(dòng)和停止驅(qū)動(dòng)的離散式變速驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。這不同于伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等連續(xù)變速驅(qū)動(dòng)。這種機(jī)構(gòu)特別適合作為工作精度要求不高、運(yùn)動(dòng)軌跡由人工操作控制的挖掘機(jī)、裝載機(jī)等的工作機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)可使這類(lèi)挖掘機(jī)、裝載機(jī)等機(jī)械的成本大幅降低，同時(shí)可直接使用內(nèi)燃機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，克服電力供應(yīng)限制，滿(mǎn)足野外作業(yè)需要。
權(quán)利要求1.一種支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置以及多自由度連桿機(jī)構(gòu)， 所述原動(dòng)機(jī)為內(nèi)燃機(jī)或電機(jī)， 所述傳動(dòng)裝置由分動(dòng)箱、離合器、換向裝置、減速器構(gòu)成， 所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)為五桿機(jī)構(gòu)，由第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、第二連桿、第一連桿、機(jī)架構(gòu)成，所述第一主動(dòng)桿一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架一端聯(lián)接，第一主動(dòng)桿另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿一端聯(lián)接，第一連桿另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿聯(lián)接，第二連桿通過(guò)第四轉(zhuǎn) 動(dòng)副與第二主動(dòng)桿一端聯(lián)接，第二主動(dòng)桿另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架另一端聯(lián)接， 所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿由離合器和換向裝置控制。
專(zhuān)利摘要一種支鏈停歇控制型多自由度連桿機(jī)構(gòu)，包括原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置以及多自由度連桿機(jī)構(gòu)，所述原動(dòng)機(jī)為內(nèi)燃機(jī)或電機(jī)，所述傳動(dòng)裝置由分動(dòng)箱、離合器、換向裝置、減速器構(gòu)成，所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)為五桿機(jī)構(gòu)，其第一主動(dòng)桿一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架一端聯(lián)接，第一主動(dòng)桿另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿一端聯(lián)接，第一連桿另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿聯(lián)接，第二連桿通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二主動(dòng)桿一端聯(lián)接，第二主動(dòng)桿另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架另一端聯(lián)接，所述多自由度連桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿由離合器和換向裝置控制?？蓪?shí)現(xiàn)多自由度連桿機(jī)構(gòu)輸出復(fù)雜可變的運(yùn)動(dòng)軌跡，降低了成本，且可避免因采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)造成電力供應(yīng)限制，特別適合挖掘機(jī)、裝載機(jī)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)E02F9/00GK203080582SQ20132007247
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月8日
發(fā)明者蔡敢為, 張 林, 潘宇晨 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)