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本发明公开了一种具有主动变胞功能的可控装载机构，包括机架、大臂抬升机构、铲斗翻转机构和两个锁紧装置。所述大臂抬升机构包括大臂和抬升机构，所述铲斗翻转机构包括铲斗和翻转机构，所述锁紧装置安装在转动副上，通过对转动副的锁紧实现主动变胞功能，本发明采用新型连杆传动机构替代传统液压传动，能够解决了液压装载机液压系统复杂、易漏油、加工精度要求高等缺点，由于在转动副上采用锁紧装置，能根据不同的作业工况主动变胞，不仅具液压装载机的灵活性，而且利用一个主动杆即可实现两个自由度装载作业，减少了电机使用数量，降低了装载机构造价，适用于制造各类装载机及其他工程机械。

1.  一种具有主动变胞功能的可控装载机构，包括机架、大臂抬升机构、铲斗翻转机构以 及两个锁紧装置，其特征在于：
所述大臂抬升机构由大臂、第四连杆、第五连杆组成，所述大臂通过第六转动副与机架 连接，所述第四连杆一端通过第十转动副与机架连接，另一端通过第十一转动副与第五连杆 连接，第五连杆通过第七转动副与大臂连接；
所述铲斗翻转机构由第一主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第六连杆、第七连 杆组成，所述第一主动杆一端通过第十二转动副与机架连接，另一端通过第十三转动副与第 七连杆一端连接，第七连杆另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第六连杆一端通过第一 转动副与机架连接，另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第一连杆通过第三转动副与第 二连杆连接，所述第三连杆一端通过第八转动副与大臂连接，另一端通过第四转动副与第二 连杆连接，第二连杆通过第五转动副与铲斗连接；
所述两个锁紧装置分别安装在第十一转动副、第八转动副上，按照装载机构不同的工况 进行适时锁紧；
所述第一主动杆由伺服电机驱动。

一种具有主动变胞功能的可控装载机构
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别是一种具有主动变胞功能的可控装载机构。
背景技术
装载机是一种常见的工程机械，广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设 工程的土方施工中。其中液压装载机是应用最广泛的一类装载机，但是液压系统制造成本高， 易出现漏油等问题，这些都是液压式装载机长期存在的棘手问题。
随着电机技术的发展和控制技术的提高，可控机构为工程机械提供了广阔的发展空间， 由控制电机驱动的多自由度可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂和可变的 运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点，可控机构式装载机由于用多 自由度连杆机构取代了液压传动，避免了液压系统加工精度要求高，维护保养成本高，容易 产生漏油等问题，但是，现有可控机构式装载机主要依靠多自由度的连杆机构工作，以往对 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，而且增加了机架传动系统的复杂性，这些缺点对多自由度可 控机构在工程机械领域的应用有一定制约。
变胞机构是近年来学者提出的重要概念，是可变自由度或可变构件数目的新型机构，这 类机构除了具有可展式机构的高度可缩和可展性外，还可改变拓扑图并导致变自由度，具有 多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征，可以根据功能需求或环境等的变 化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。
将变胞机构应用于装载机设计，将产生一类新型的变胞机构式装载机构，使装载机更大 发挥其功能。
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可控装载机构，首先应具有传统液压装 载机工作空间大、装载力大、受力好等优点，克服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、反应不够灵敏等缺点，还应降低主动杆的使用数量，以降低可控电 机数量，降低装载机构制造成本。同时，可以根据功能需求或环境等的变化，在运动中改变 构态，进行主动变胞，使该装载机构适应不同任务，灵活应用于不同场合。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种具有主动变胞功能的可控装载机构，包括 机架、大臂抬升机构、铲斗翻转机构以及两个锁紧装置。
所述大臂抬升机构由大臂、第四连杆、第五连杆组成，所述大臂通过第六转动副与机架 连接，所述第四连杆一端通过第十转动副与机架连接，另一端通过第十一转动副与第五连杆 连接，第五连杆通过第七转动副与大臂连接。
所述铲斗翻转机构由第一主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第六连杆、第七连 杆组成，所述第一主动杆一端通过第十二转动副与机架连接，另一端通过第十三转动副与第 七连杆一端连接，第七连杆另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第六连杆一端通过第一 转动副与机架连接，另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第一连杆通过第三转动副与第 二连杆连接，所述第三连杆一端通过第八转动副与大臂连接，另一端通过第四转动副与第二 连杆连接，第二连杆通过第五转动副与铲斗连接。
所述两个锁紧装置分别安装在第十一转动副、第八转动副上，按照装载机构不同的工况 进行适时锁紧。
所述第一主动杆由伺服电机驱动。
所述一种具有主动变胞功能的可控装载机构在各装载工况作业中，大臂抬升时，锁紧装 置打开，第十一转动副恢复自由度，锁紧装置关闭，第八转动副失去自由度，此时，大臂在 第一主动杆作用下抬升。铲斗单独翻转时，锁紧装置打开，第八转动副恢复自由度，锁紧装 置锁紧，第十一转动副失去自由度，大臂相对机架失去自由度，此时铲斗在第一主动杆驱动 下实现翻转。在整个装载作业过程中，锁紧装置根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开， 完成装载作业。
本发明的突出优点在于：
1、本发明利用连杆传动替代液压传动，解决了传统装载机保养成本高，液压元件成本高， 作业噪音大等缺点；
2、本发明采用在连杆机构上加装锁紧装置实现装载机构主动变胞功能，可以减少构件， 方便操作，该装载机构还可以根据不同工况锁定某些转动副，适时降低了装载机构的自由度， 从而减少了可控电机的使用数量。相比其他多自由度可控装载机构，该发明利用一台可控电 机即可完成两个自由度装载作业，不仅大大降低了可控装载机构的造价，而且降低了机架传 动系统的复杂性，该发明及技术更加适用于制造各类装载机及其他工程机械；
3、此新型装载机构主动件驱动方式灵活多变，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。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的锁紧装置示意图。
图3为本发明的大臂抬升机构示意图。
图4为本发明的铲斗翻转机构示意图。
图5为本发明工作示意图。
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和图2，本发明所述的一种具有主动变胞功能的可控装载机构，包括机架1、 大臂抬升机构、铲斗翻转机构以及两个锁紧装置5和12。
对照图1、图2和图3，所述大臂抬升机构由大臂8、第四连杆3、第五连杆6组成，所 述大臂8通过第六转动副14与机架1连接，所述第四连杆3一端通过第十转动副2与机架1 连接，另一端通过第十一转动副4与第五连杆6连接，第五连杆6通过第七转动副13与大臂 8连接。
对照图1、图2和图4，所述铲斗翻转机构由第一主动杆25、第一连杆18、第二连杆21、 第三连杆11、第六连杆16、第七连杆23组成，所述第一主动杆25一端通过第十二转动副 26与机架1连接，另一端通过第十三转动副24与第七连杆23一端连接，第七连杆23另一 端通过第二转动副17与第一连杆18连接，第六连杆16一端通过第一转动副15与机架1连 接，另一端通过第二转动副17与第一连杆18连接，第一连杆18通过第三转动副19与第二 连杆21连接，所述第三连杆11一端通过第八转动副7与大臂8连接，另一端通过第四转动 副20与第二连杆21连接，第二连杆21通过第五转动副22与铲斗10连接。
对照图2，所述两个锁紧装置5和12分别安装在第十一转动副4、第八转动副7上，按 照装载机构不同的工况进行适时锁紧。
对照图1，所述第一主动杆25由伺服电机驱动。
对照图1、图2、图3、图4和图5，所述一种具有主动变胞功能的可控装载机构在各装载工 况作业中，大臂8抬升时，锁紧装置5打开，第十一转动副4恢复自由度，锁紧装置12关闭， 第八转动副7失去自由度，此时，大臂8在第一主动杆25作用下抬升。铲斗10单独翻转时， 锁紧装置12打开，第八转动副7恢复自由度，锁紧装置5锁紧，第十一转动副4失去自由度， 大臂8相对机架1失去自由度，此时铲斗10在第一主动杆25驱动下实现翻转。在整个装载 作业过程中，锁紧装置5、12根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，完成装载作业。