含有复铰的四自由度连杆工作机构的制作方法
专利名称：含有复铰的四自由度连杆工作机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械臂的一种机构创新，特别设计一种含有复铰的四自由度的连杆工作机构的创新。
背景技术：
机构是机器装备的核心，机构的创新一直是机器装备创新的关键，开发相应的具有自主知识产权的机构对提高我国机械装备的科技水平核心竞争力非常重要。实现挖掘、装载、搬运等功能工作装置，应用连杆机构较为普遍。中国专利CN2559619Y涉及一种装载机正转八连杆工作机构；中国专利CN201687021U涉及一种装载机正转六杆机构，此外，常见的挖掘机工作机构也是连杆组成。然而现有的连杆工作装置大都有各自的优缺点，有的工作空间大，但承载能力低；反之，承载能力高的，工作空间又小，从而影响了机械装备的工作效率。
发明内容本实用新型的目的是提供一种刚度较高，工作空间大，承载能力强的含有复铰的四自由度连杆工作机构。底座通过回转装置与履带运动装置连接，底座上设有三对平行对称的基座，其中间的一对基座通过铰链与大臂的一端连接，该大臂的另一端通过铰链与小臂中部连接，该小臂的一端通过铰链与末端执行器的一部位连接；上述小臂的另一端通过铰链与一对小臂油缸的活塞杆端部连接，该小臂油缸的缸套端部通过铰链与底座一端的一对基座连接，上述一对小臂油缸可由一个规格较大的小臂油缸来代替；底座另一端的一对基座通过铰链与一对拉杆的一端连接，该一对拉杆的另一端和一对大臂油缸的活塞杆端部以及一对摇杆的中部分别通过铰链连接而形成两个对称分布的复铰；上述大臂油缸的缸套端部与大臂的一部位通过铰链连接，上述一对摇杆的一端通过铰链连接在大臂的中部两侧；上述摇杆另一端通过铰链与一对末端执行器油缸的缸套端部连接，该末端执行器油缸的活塞杆端部通过铰链与末端执行器的另一部位连接。也可以是，上述一对末端执行器油缸的缸套端部和一对摇杆的一端分别通过铰链连接在大臂的中部两侧而形成两个对称分布的复铰，上述摇杆的另一端通过铰链与拉杆的一端连接，其它杆件的连接关系不变。上述各油缸的活塞杆和缸套可互换位置。本实用新型从底座到末端执行器是由两个对称平行的平面机构构成，每个平面机构，末端执行器到运动装置的自由度都是4。在保证杆件数和连接关系不变的情况下，各杆件的形状和尺寸可以变化。本实用新型与现有技术相比具有如下优点(I)工作空间大，承载能力高，有利于提高装载装备工作效率。(2)能实现多种功能，应用于不同的场合，如重物搬运，重载挖掘等。(3)合理设计了复合铰链，简化了机构的分析和尺寸设计。
[0010]图I是本实用新型实施例I的立体示意简图。图2是图I的复铰部位示意简图。图3是本实用新型实施例I的挖掘使用状态立体示意简图。图4是本实用新型实施例I的抓取使用状态立体示意简图。图5是本实用新型实施例2的立体示意简图。附图中，I-底座，2-小臂油缸，3-小臂，4-末端执行器，5-末端执行器油缸，6_摇杆，7-拉杆，8-大臂油缸，9-大臂。
具体实施方式
实施例I在图I所示的一种含有复铰的四自由度连杆工作机构实施例I的立体示意简图中，底座I通过回转装置与履带运动装置10连接，底座上设有三对平行对称的基座，其中间的一对基座通过铰链R7与大臂9底端连接，该大臂的顶端通过铰链RlO与小臂3中部连接，该小臂的一端通过铰链R3与末端执行器4的一部位连接；上述小臂的另一端通过铰链R2与一对小臂油缸2的活塞杆端部连接，该小臂油缸的缸套端部通过铰链Rl与底座一端的一对基座连接；底座另一端的一对基座通过铰链R5与一对拉杆7的一端连接，该一对拉杆和一对大臂油缸8的活塞杆端部以及一对摇杆6的中部分别通过铰链R9连接而形成两个对称分布的复铰，如图2所示；该大臂油缸的缸套端部通过铰链R6与大臂中部连接；上述摇杆的一端通过铰链R8连接在大臂中部的两侧，该摇杆的另一端通过铰链Rll与一对末端执行器油缸5的缸套的端部连接，该末端执行器油缸的活塞杆的端部通过铰链R4与末端执行器连接。在图3所示的本实用新型实施例I的挖掘使用状态立体示意简图中，末端执行器为铲斗结构，其它杆件连接关系与图I相同。在图4所示的本实用新型实施例I的抓取使用状态立体示意简图中，末端执行器为抓手装卡结构，其它杆件连接关系与图I相同。实施例2在图5所示的一种含有复铰的四自由度连杆工作机构实施例2的立体示意简图中，一对末端执行器油缸5的缸套端部和一对摇杆6的一端分别通过铰链R9连接在大臂9中部的两侧，形成两个对称分布的复铰，上述摇杆的另一端通过铰链Rll与拉杆的端部连接，其他构件的连接关系同图I。
权利要求1.一种含有复铰的四自由度连杆工作机构，其特征在于底座(I)通过回转装置与履带运动装置(10)连接，底座(I)上设有三对平行对称的基座，其中间的一对基座通过铰链与大臂(9)的一端连接，该大臂(9)的另一端通过铰链与小臂(3)中部连接，该小臂(3)的一端通过铰链与末端执行器(4)的一部位连接，上述小臂(3)的另一端通过铰链与一对小臂油缸(2)的活塞杆端部连接，该小臂油缸(2)的缸套端部通过铰链与底座(I) 一端的一对基座连接；底座(I)另一端的一对基座通过铰链与一对拉杆(7)的一端连接，该一对拉杆(7)和一对大臂油缸(8)的活塞杆端部以及一对摇杆(6)的中部分别通过铰链连接而形成两个对称分布的复铰，上述大臂油缸(8)的缸套端部通过铰链与大臂(9)的一部位连接，上述一对摇杆(6 )的一端通过铰链连接在大臂(9 )的中部两侧，上述摇杆(6 )另一端通过铰链与一对末端执行器油缸(5)的缸套端部连接，该末端执行器油缸(5)的活塞杆端部通过铰链与末端执行器(4)的另一部位连接。
2.根据权利要求I所述的一种含有复铰的四自由度连杆工作机构，其特征在于上述大臂(9)的中部两侧和一对末端执行器油缸(5)的缸套端部和一对摇杆(6)的一端分别通过铰链连接而形成两个对称分布的复铰，上述摇杆(6)的另一端通过铰链与拉杆(7)的一端连接。
3.根据权利要求I或2所述的含有复铰的四自由度连杆工作机构，其特征在于上述一对小臂油缸(2)可由一个规格较大的小臂油缸来代替。
4.根据权利要求I或2所述的含有复铰的四自由度连杆工作机构，其特征在于上述各油缸的活塞杆和缸套可互换位置。
专利摘要一种含有复铰的四自由度连杆工作机构，底座通过回转装置与履带运动装置连接，底座上有三对平行对称的基座，其中间的一对基座与大臂一端铰接，该大臂另一端与小臂中部铰接，该小臂一端与末端执行器铰接；上述小臂另一端与小臂油缸的活塞杆铰接，该小臂油缸的缸套与底座一端的基座铰接；底座另一端的基座与拉杆的一端铰接，该拉杆和大臂油缸的活塞杆以及摇杆的中部分别通过铰链连接而形成两个对称分布的复铰；上述大臂油缸的缸套与大臂铰接，上述摇杆一端与大臂的中部铰接；上述摇杆另一端与末端执行器油缸的缸套铰接，该末端执行器油缸的活塞杆与末端执行器铰接。本实用新型具有刚度较高，工作空间大，承载能力强，方便实时控制的特点。
文档编号E02F3/38GK202430761SQ201120554609
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者丁华锋, 曹宇, 曹文熬, 杨凤霞, 陈谊超 申请人:燕山大学
技术领域：
本实用新型涉及一种机械臂的一种机构创新，特别设计一种含有复铰的四自由度的连杆工作机构的创新。
背景技术：
机构是机器装备的核心，机构的创新一直是机器装备创新的关键，开发相应的具有自主知识产权的机构对提高我国机械装备的科技水平核心竞争力非常重要。实现挖掘、装载、搬运等功能工作装置，应用连杆机构较为普遍。中国专利CN2559619Y涉及一种装载机正转八连杆工作机构；中国专利CN201687021U涉及一种装载机正转六杆机构，此外，常见的挖掘机工作机构也是连杆组成。然而现有的连杆工作装置大都有各自的优缺点，有的工作空间大，但承载能力低；反之，承载能力高的，工作空间又小，从而影响了机械装备的工作效率。
发明内容本实用新型的目的是提供一种刚度较高，工作空间大，承载能力强的含有复铰的四自由度连杆工作机构。底座通过回转装置与履带运动装置连接，底座上设有三对平行对称的基座，其中间的一对基座通过铰链与大臂的一端连接，该大臂的另一端通过铰链与小臂中部连接，该小臂的一端通过铰链与末端执行器的一部位连接；上述小臂的另一端通过铰链与一对小臂油缸的活塞杆端部连接，该小臂油缸的缸套端部通过铰链与底座一端的一对基座连接，上述一对小臂油缸可由一个规格较大的小臂油缸来代替；底座另一端的一对基座通过铰链与一对拉杆的一端连接，该一对拉杆的另一端和一对大臂油缸的活塞杆端部以及一对摇杆的中部分别通过铰链连接而形成两个对称分布的复铰；上述大臂油缸的缸套端部与大臂的一部位通过铰链连接，上述一对摇杆的一端通过铰链连接在大臂的中部两侧；上述摇杆另一端通过铰链与一对末端执行器油缸的缸套端部连接，该末端执行器油缸的活塞杆端部通过铰链与末端执行器的另一部位连接。也可以是，上述一对末端执行器油缸的缸套端部和一对摇杆的一端分别通过铰链连接在大臂的中部两侧而形成两个对称分布的复铰，上述摇杆的另一端通过铰链与拉杆的一端连接，其它杆件的连接关系不变。上述各油缸的活塞杆和缸套可互换位置。本实用新型从底座到末端执行器是由两个对称平行的平面机构构成，每个平面机构，末端执行器到运动装置的自由度都是4。在保证杆件数和连接关系不变的情况下，各杆件的形状和尺寸可以变化。本实用新型与现有技术相比具有如下优点(I)工作空间大，承载能力高，有利于提高装载装备工作效率。(2)能实现多种功能，应用于不同的场合，如重物搬运，重载挖掘等。(3)合理设计了复合铰链，简化了机构的分析和尺寸设计。
[0010]图I是本实用新型实施例I的立体示意简图。图2是图I的复铰部位示意简图。图3是本实用新型实施例I的挖掘使用状态立体示意简图。图4是本实用新型实施例I的抓取使用状态立体示意简图。图5是本实用新型实施例2的立体示意简图。附图中，I-底座，2-小臂油缸，3-小臂，4-末端执行器，5-末端执行器油缸，6_摇杆，7-拉杆，8-大臂油缸，9-大臂。
具体实施方式
实施例I在图I所示的一种含有复铰的四自由度连杆工作机构实施例I的立体示意简图中，底座I通过回转装置与履带运动装置10连接，底座上设有三对平行对称的基座，其中间的一对基座通过铰链R7与大臂9底端连接，该大臂的顶端通过铰链RlO与小臂3中部连接，该小臂的一端通过铰链R3与末端执行器4的一部位连接；上述小臂的另一端通过铰链R2与一对小臂油缸2的活塞杆端部连接，该小臂油缸的缸套端部通过铰链Rl与底座一端的一对基座连接；底座另一端的一对基座通过铰链R5与一对拉杆7的一端连接，该一对拉杆和一对大臂油缸8的活塞杆端部以及一对摇杆6的中部分别通过铰链R9连接而形成两个对称分布的复铰，如图2所示；该大臂油缸的缸套端部通过铰链R6与大臂中部连接；上述摇杆的一端通过铰链R8连接在大臂中部的两侧，该摇杆的另一端通过铰链Rll与一对末端执行器油缸5的缸套的端部连接，该末端执行器油缸的活塞杆的端部通过铰链R4与末端执行器连接。在图3所示的本实用新型实施例I的挖掘使用状态立体示意简图中，末端执行器为铲斗结构，其它杆件连接关系与图I相同。在图4所示的本实用新型实施例I的抓取使用状态立体示意简图中，末端执行器为抓手装卡结构，其它杆件连接关系与图I相同。实施例2在图5所示的一种含有复铰的四自由度连杆工作机构实施例2的立体示意简图中，一对末端执行器油缸5的缸套端部和一对摇杆6的一端分别通过铰链R9连接在大臂9中部的两侧，形成两个对称分布的复铰，上述摇杆的另一端通过铰链Rll与拉杆的端部连接，其他构件的连接关系同图I。
权利要求1.一种含有复铰的四自由度连杆工作机构，其特征在于底座(I)通过回转装置与履带运动装置(10)连接，底座(I)上设有三对平行对称的基座，其中间的一对基座通过铰链与大臂(9)的一端连接，该大臂(9)的另一端通过铰链与小臂(3)中部连接，该小臂(3)的一端通过铰链与末端执行器(4)的一部位连接，上述小臂(3)的另一端通过铰链与一对小臂油缸(2)的活塞杆端部连接，该小臂油缸(2)的缸套端部通过铰链与底座(I) 一端的一对基座连接；底座(I)另一端的一对基座通过铰链与一对拉杆(7)的一端连接，该一对拉杆(7)和一对大臂油缸(8)的活塞杆端部以及一对摇杆(6)的中部分别通过铰链连接而形成两个对称分布的复铰，上述大臂油缸(8)的缸套端部通过铰链与大臂(9)的一部位连接，上述一对摇杆(6 )的一端通过铰链连接在大臂(9 )的中部两侧，上述摇杆(6 )另一端通过铰链与一对末端执行器油缸(5)的缸套端部连接，该末端执行器油缸(5)的活塞杆端部通过铰链与末端执行器(4)的另一部位连接。
2.根据权利要求I所述的一种含有复铰的四自由度连杆工作机构，其特征在于上述大臂(9)的中部两侧和一对末端执行器油缸(5)的缸套端部和一对摇杆(6)的一端分别通过铰链连接而形成两个对称分布的复铰，上述摇杆(6)的另一端通过铰链与拉杆(7)的一端连接。
3.根据权利要求I或2所述的含有复铰的四自由度连杆工作机构，其特征在于上述一对小臂油缸(2)可由一个规格较大的小臂油缸来代替。
4.根据权利要求I或2所述的含有复铰的四自由度连杆工作机构，其特征在于上述各油缸的活塞杆和缸套可互换位置。
专利摘要一种含有复铰的四自由度连杆工作机构，底座通过回转装置与履带运动装置连接，底座上有三对平行对称的基座，其中间的一对基座与大臂一端铰接，该大臂另一端与小臂中部铰接，该小臂一端与末端执行器铰接；上述小臂另一端与小臂油缸的活塞杆铰接，该小臂油缸的缸套与底座一端的基座铰接；底座另一端的基座与拉杆的一端铰接，该拉杆和大臂油缸的活塞杆以及摇杆的中部分别通过铰链连接而形成两个对称分布的复铰；上述大臂油缸的缸套与大臂铰接，上述摇杆一端与大臂的中部铰接；上述摇杆另一端与末端执行器油缸的缸套铰接，该末端执行器油缸的活塞杆与末端执行器铰接。本实用新型具有刚度较高，工作空间大，承载能力强，方便实时控制的特点。
文档编号E02F3/38GK202430761SQ201120554609
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者丁华锋, 曹宇, 曹文熬, 杨凤霞, 陈谊超 申请人:燕山大学
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