專利名稱：一種具有變胞功能的裝載機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機械工程領(lǐng)域，特別是一種具有變胞功能的裝載機構(gòu)。
背景技術(shù)：
裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施 工機械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟 挖作業(yè)?，F(xiàn)有的裝載機大都依靠液壓傳動實現(xiàn)裝載卸料動作，具有動作靈活、工作平穩(wěn)、結(jié) 構(gòu)簡單緊湊等優(yōu)點。但現(xiàn)在液壓式裝載機也有啟動較差、液壓油泄漏、工作無力等現(xiàn)象。隨 著裝載機功能的增加，其液壓系統(tǒng)越來越復雜，造成其故障的出現(xiàn)更具有突然性、隱蔽性。變胞機構(gòu)是20世紀90年代國際機構(gòu)學界發(fā)現(xiàn)的一類新型機構(gòu)。該類機構(gòu)具有多 功能階段變化特征，多拓撲結(jié)構(gòu)變化特征，多自由度變化特征。該類機構(gòu)能在不同的狀態(tài)下 改變機構(gòu)有效桿件的數(shù)目，從而自動組合出新的拓撲結(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同階段的功能要求。目 前能應(yīng)用于工程實際的變胞機構(gòu)還很少，更未見到過應(yīng)用于裝載機構(gòu)的變胞機構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種具有變胞功能的裝載機構(gòu)，該機構(gòu)只用一臺電機就能 完成裝載卸料任務(wù)，并且能克服液壓式裝載機漏油、可靠性難保證、制造成本高、難保養(yǎng)的 不足。本實用新型通過以下技術(shù)方案來達到上述目的一種具有變胞功能的裝載機構(gòu)，包括鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和鏟斗抬升機構(gòu)。所述裝載機 構(gòu)的變胞桿嵌于第四連桿中，在第四連桿處于上極限位置時變胞桿可以轉(zhuǎn)動，第四連桿處 于其它位置時變胞桿不能夠轉(zhuǎn)動；所述鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)由車體、電機、主動桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連 桿、第五連桿、第六連桿、第七連桿、第八連桿、鏟斗和滑塊組成，主動桿一端通過第一鉸孔 與第一連桿連接，另一端通過第二鉸孔與電機連接，電機安裝在車體上；第一連桿另一端通 過第三鉸孔與第二連桿和第三連桿連接；第二連桿另一端通過第四鉸孔與第四連桿連接； 第三連桿另一端通過第五鉸孔與滑塊和第五連桿連接；滑塊可以在第四連桿上沿第四連桿 的軸線滑動；第五連桿另一端通過第六鉸孔與第六連桿連接；第六連桿通過第七鉸孔與第 七連桿連接，第六連桿另一端通過第八鉸孔與第八連桿連接；第八連桿另一端通過第九鉸 孔與鏟斗連接；鏟斗通過第十四鉸孔和第十五鉸孔與第七連桿連接；第七連桿另一端通過 第十鉸孔與第四連桿連接。所述鏟斗抬升機構(gòu)由車體、電機、主動桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連 桿、第七連桿、第九連桿、第十連桿組成，主動桿一端通過第一鉸孔與第一連桿連接，另一 端通過第二鉸孔與電機連接，電機安裝在車體上；第一連桿另一端通過第三鉸孔與第二連 桿和第三連桿連接；第二連桿另一端通過第四鉸孔與第四連桿連接；第四連桿一端通過 第十一鉸孔與車體連接，第四連桿另一端通過第十鉸孔與第七連桿連接；第七連桿通過第十二鉸孔與第九連桿連接，第七連桿通過第十三鉸孔與第十連桿連接，第七連桿通過第 十四鉸孔和第十五鉸孔與鏟斗連接；第九連桿通過第十六鉸孔與車體連接；第十連桿通過 第十七鉸孔與車體連接。所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的實現(xiàn)方法由以下步驟構(gòu)成裝載機構(gòu)的變胞功能由變胞桿處于幾何限位時的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)，當裝載機構(gòu)在鏟裝階段和鏟斗翻轉(zhuǎn)階段時，第四連桿在自重和擋鐵塊的限制下處 于下限位置，這兩階段鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)工作；當裝載機構(gòu)在鏟斗抬升階段時，第二連桿和第三連桿與變胞桿接觸，變胞桿在擋 鐵塊的限制下不能轉(zhuǎn)動，此時裝載機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，第二連桿、第三連桿、變胞桿 和第四連桿合并為一個組件并在第一連桿的驅(qū)動下向上運動，此階段轉(zhuǎn)變?yōu)檩d斗抬升機構(gòu) 工作；當裝載機構(gòu)在卸料階段時，變胞桿在第四連桿運動到上極限位置時擺脫擋鐵塊的 限制并在第二連桿、第三連桿的作用下轉(zhuǎn)動，第四連桿停在上極限位置，此時裝載機構(gòu)的拓 撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，第二連桿、第三連桿、變胞桿和第四連桿由一個組件變成不同的的構(gòu)件， 此階段和下階段變胞桿受到第二連桿和第三連桿的限制不能轉(zhuǎn)回來，該裝載機構(gòu)鏟斗翻轉(zhuǎn) 機構(gòu)工作；當裝載機構(gòu)在鏟斗下降階段時，變胞桿轉(zhuǎn)回，第四連桿在重力作用下再次與第二 連桿、第三連桿、變胞桿合成一個組件并向下運動至下位置極限，此階段載斗抬升機構(gòu)工作。本實用新型的突出優(yōu)點在于1、具有自動改變拓撲結(jié)構(gòu)適應(yīng)不同階段工作要求的優(yōu)點。2、由于本機構(gòu)采用電機驅(qū)動，所以避免了液壓式裝載機所存在的缺點。3、現(xiàn)有的液壓式裝載機構(gòu)至少需要兩個液壓缸驅(qū)動才能完成裝載任務(wù)，而本機構(gòu) 用一臺電機就能完成鏟裝階段、鏟斗翻轉(zhuǎn)階段、鏟斗抬升階段、卸料階段、鏟斗回轉(zhuǎn)階段、鏟 斗下降階段的任務(wù)。4、所述裝載機構(gòu)為外轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，電機安裝在車體上，能有效降低裝載機構(gòu)工作 桿件的重量，實現(xiàn)高速運動，提高裝載卸料效率。

圖1為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的主視圖。圖2為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的俯視圖。圖3為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的剖視圖。圖4為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)。圖5為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的鏟斗抬升機構(gòu)。圖6為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的變胞桿10。圖7為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的第七連桿22。圖8為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的滑塊30。圖9為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的鏟裝階段。圖10為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的鏟斗翻轉(zhuǎn)階段。[0030]圖11為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的鏟斗抬升階段。圖12為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的卸料階段。圖13為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的鏟斗回轉(zhuǎn)階段。圖14為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的鏟斗下降階段。圖15為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的拓撲圖。圖16為本實用新型所述具有變胞功能的裝載機構(gòu)的鏟斗抬升機構(gòu)的拓撲圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作說明。對照圖1、圖2、圖4、圖7和圖8，所述鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)由車體1、電機四、主動桿5、第 一連桿4、第二連桿9、第三連桿12、第四連桿11、第五連桿16、第六連桿17、第八連桿20、第 七連桿22、鏟斗23和滑塊30組成，電機四驅(qū)動主動桿5，主動桿5帶動第一連桿4，第一連 桿4帶動第二連桿9和第三連桿12運動，第二連桿9繞第四鉸孔7轉(zhuǎn)動，第三連桿12帶動 滑塊30和第五連桿16運動，滑塊30在第四連桿11上沿第四連桿11的變胞桿線滑動，第 五連桿16帶動第六連桿17運動，第六連桿17繞第七鉸孔18轉(zhuǎn)動，第六連桿17帶動第八 連桿20運動，第八連桿20帶動鏟斗23運動，鏟斗23翻轉(zhuǎn)運動。對照圖1、圖2、圖5、圖6和圖7，所述鏟斗抬升機構(gòu)由車體1、電機四、主動桿5、第 一連桿4、第二連桿9、第三連桿12、第四連桿11、第七連桿22、第九連桿M、第十連桿28組 成。電機四驅(qū)動主動桿5，主動桿5帶動第一連桿4，第一連桿4帶動第二連桿9和第三連 桿12運動，第二連桿9和第三連桿12帶動變胞桿10運動，變胞桿10帶動第四連桿11運 動，第四連桿11 一端繞第十一鉸孔3轉(zhuǎn)動，第四連桿11另一端帶動第七連桿22運動，第七 連桿22帶動第九連桿M和第十連桿觀運動，第九連桿M繞第十六鉸孔25轉(zhuǎn)動，第十連 桿觀繞第十七鉸孔27轉(zhuǎn)動。下面再通過實例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的說明。對照圖9，鏟裝階段，鏟斗23保持原始狀態(tài)即鏟斗23接觸地面，此時主動桿5與第 一連桿4共線達到極限位置，由車體1驅(qū)動前進進行物料的鏟取。在這個過程中所有機構(gòu) 都不工作。對照圖10，鏟斗翻轉(zhuǎn)階段，鏟斗23在物料將要裝滿時鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)工作，電機四 驅(qū)動主動桿5，主動桿5帶動第一連桿4，第一連桿4帶動第二連桿9和第三連桿12運動， 第二連桿9繞第四鉸孔7轉(zhuǎn)動，第三連桿12帶動滑塊30和第五連桿16運動，滑塊30在第 四連桿11上沿第四連桿11的軸線滑動，第五連桿16帶動第六連桿17運動，第六連桿17 繞第七鉸孔18轉(zhuǎn)動，第六連桿17帶動第八連桿20運動，第八連桿20帶動鏟斗23運動，鏟 斗23轉(zhuǎn)動至所需位置。對照圖11，鏟斗抬升階段，鏟斗23裝滿物料后保持鏟斗23位姿，此時第二連桿9 和第三連桿12與第四連桿11重合，第五鉸孔13與第十鉸孔14重合，此階段變胞桿10不 能轉(zhuǎn)動，電機四驅(qū)動主動桿5，主動桿5帶動第一連桿4，第一連桿4帶動第二連桿9和第 三連桿12運動，第二連桿9和第三連桿12帶動變胞桿10運動，變胞桿10帶動第四連桿11 運動，第四連桿11 一端繞第十一鉸孔3轉(zhuǎn)動，第四連桿11另一端帶動第七連桿22運動，第 七連桿22帶動第九連桿M和第十連桿28運動，第九連桿M繞第十六鉸孔25轉(zhuǎn)動，第十連桿觀繞第十七鉸孔27轉(zhuǎn)動至上限位置。對照圖12，卸料階段，變胞桿10轉(zhuǎn)動，第二連桿9和第三連桿12與第四連桿11分 離，電機四驅(qū)動主動桿5，主動桿5帶動第一連桿4，第一連桿4帶動第二連桿9和第三連 桿12運動，第二連桿9繞第四鉸孔7轉(zhuǎn)動，第三連桿12帶動滑塊30和第五連桿16運動， 滑塊30在第四連桿11上沿第四連桿11的軸線滑動，第五連桿16帶動第六連桿17運動， 第六連桿17繞第七鉸孔18轉(zhuǎn)動，第六連桿17帶動第八連桿20運動，第八連桿20帶動鏟 斗23運動，鏟斗23轉(zhuǎn)動至所需位置，此時主動桿5與第一連桿4共線達到極限位置。對照圖13，鏟斗回轉(zhuǎn)階段，電機四驅(qū)動主動桿5，主動桿5帶動第一連桿4，第一 連桿4帶動第二連桿9和第三連桿12運動，第二連桿9繞第四鉸孔7轉(zhuǎn)動，第三連桿12帶 動滑塊30和第五連桿16運動，滑塊30在第四連桿11上沿第四連桿11的軸線滑動，第五 連桿16帶動第六連桿17運動，第六連桿17繞第七鉸孔18轉(zhuǎn)動，第六連桿17帶動第八連 桿20運動，第八連桿20帶動鏟斗23運動，鏟斗23轉(zhuǎn)動至所需位置，此時第二連桿9和第 三連桿12與第四連桿11重合，第五鉸孔13與第十鉸孔14重合。對照圖14，鏟斗下降階段，電機四驅(qū)動主動桿5，主動桿5帶動第一連桿4，第一 連桿4帶動第二連桿9和第三連桿12運動，第四連桿11、第七連桿22、第九連桿M和第十 連桿28在重力的作用下運動，變胞桿10轉(zhuǎn)動，第四連桿11與第二連桿9和第三連桿12保 持重合一起運動，第四連桿11 一端繞第十一鉸孔3轉(zhuǎn)動，第四連桿11另一端帶動第七連桿 22運動，第七連桿22帶動第九連桿M和第十連桿觀運動，第九連桿M繞第十六鉸孔25 轉(zhuǎn)動，第十連桿觀繞第十七鉸孔27轉(zhuǎn)動至下限位置。主動桿5繞第二鉸孔6作逆時針整周轉(zhuǎn)動，主動桿5轉(zhuǎn)動一周完成上述六個工作 階段；當鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)工作時第四連桿11、第七連桿22、第九連桿M、第十連桿觀和車體 1組成一個組件，其拓撲結(jié)構(gòu)如圖15所示，拓撲圖黑點表示構(gòu)件，構(gòu)件間連線若無標記都為 R副；當鏟斗抬升機構(gòu)工作時第五鉸孔13與第十鉸孔14重合，第四連桿11、第二連桿9、第 三連桿12、滑塊30組成一個組件，第五連桿16、第六連桿17、第七連桿22和鏟斗23組成一 個組件，第十一鉸孔3、第十鉸孔14、第十七鉸孔27和第十三鉸孔31組成平面平行四邊形， 因此鏟斗抬升機構(gòu)工作時鏟斗23與地面角度保持不變，其拓撲結(jié)構(gòu)如圖16所示，拓撲圖黑 點表示構(gòu)件，構(gòu)件間連線若無標記都為R副；第四連桿11受到擋鐵塊26的限制只能在工作 區(qū)域內(nèi)工作；變胞桿10套在第四連桿11內(nèi)部，變胞桿10在第四連桿11運動到上限位置時 才可以轉(zhuǎn)動，并且在第三鉸孔8位于第四連桿11下方時才可以轉(zhuǎn)回到原來位置，變胞桿10 轉(zhuǎn)回到原來位置時第四連桿11才可以向下運動。
權(quán)利要求1. 一種具有變胞功能的裝載機構(gòu)，包括鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、鏟斗抬升機構(gòu)，其特征在于所 述裝載機構(gòu)的變胞桿嵌于第四連桿中，在第四連桿處于上極限位置時變胞桿可以轉(zhuǎn)動，第 四連桿處于其它位置時變胞桿不能夠轉(zhuǎn)動；所述鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)由車體、電機、主動桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第 五連桿、第六連桿、第七連桿、第八連桿、鏟斗和滑塊組成，主動桿一端通過第一鉸孔與第一 連桿連接，另一端通過第二鉸孔與電機連接，電機安裝在車體上；第一連桿另一端通過第三 鉸孔與第二連桿和第三連桿連接；第二連桿另一端通過第四鉸孔與第四連桿連接；第三連 桿另一端通過第五鉸孔與滑塊和第五連桿連接；滑塊可以在第四連桿上沿第四連桿的軸線 滑動；第五連桿另一端通過第六鉸孔與第六連桿連接；第六連桿通過第七鉸孔與第七連桿 連接，第六連桿另一端通過第八鉸孔與第八連桿連接；第八連桿另一端通過第九鉸孔與鏟 斗連接；鏟斗通過第十四鉸孔和第十五鉸孔與第七連桿連接；第七連桿另一端通過第十鉸 孔與第四連桿連接，所述鏟斗抬升機構(gòu)由車體、電機、主動桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第 七連桿、第九連桿、第十連桿組成，主動桿一端通過第一鉸孔與第一連桿連接，另一端通過 第二鉸孔與電機連接，電機安裝在車體上；第一連桿另一端通過第三鉸孔與第二連桿和第 三連桿連接；第二連桿另一端通過第四鉸孔與第四連桿連接；第四連桿一端通過第十一鉸 孔與車體連接，第四連桿另一端通過第十鉸孔與第七連桿連接；第七連桿通過第十二鉸孔 與第九連桿連接，第七連桿通過第十三鉸孔與第十連桿連接，第七連桿通過第十四鉸孔和 第十五鉸孔與鏟斗連接；第九連桿通過第十六鉸孔與車體連接；第十連桿通過第十七鉸孔 與車體連接。
專利摘要一種具有變胞功能的裝載機構(gòu)，包括鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和鏟斗抬升機構(gòu)。所述裝載機構(gòu)在進行裝載任務(wù)時其自身的拓撲結(jié)構(gòu)根據(jù)需要自動改變。所述裝載機構(gòu)在進行鏟裝階段、鏟斗翻轉(zhuǎn)階段、卸料階段和鏟斗回轉(zhuǎn)階段的任務(wù)時，其拓撲結(jié)構(gòu)為鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)；所述裝載機構(gòu)在進行鏟斗抬升階段和鏟斗下降階段的任務(wù)時，其拓撲結(jié)構(gòu)為鏟斗抬升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。本裝載機構(gòu)可按不同階段的工作需求改變其拓撲結(jié)構(gòu)。本裝載機構(gòu)只需一臺電機就能完成各個階段的翻轉(zhuǎn)、抬升、裝載、卸料等任務(wù)。本實用新型克服了傳統(tǒng)液壓式裝載機構(gòu)漏油、可靠性難保證的缺陷，并且制造成本低，保養(yǎng)維護方便。
文檔編號E02F3/36GK201901888SQ201020652798
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者張 林, 李巖舟, 溫芳, 潘宇晨, 王汝貴, 王紅州, 蘇文桂, 蔡敢為 申請人:廣西大學