CN107906175B - 仅含转动副的筝形直线升降机构及安装有该机构的叉车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仅含转动副的筝形直线升降机构及安装有该机构的叉车，该机构按长度有A、B、C、D四种杆件；标记D杆件长度为L，A、B、C杆件长度分别为L/k2、L/k、(1‑k2)L/k；A杆件有杆AD、GI、CD；B杆件有杆AB、BC、BF；C杆件为杆JH；D杆件有四个，头尾铰接，形成端点为I、C、E、F的菱形，在C点与杆CD、BC铰接；在I点与杆GI铰接；在F点与杆BF铰接；杆CD、AD铰接于点D；杆BC、BF、AB铰接于点B；杆GI铰接在杆AD上的点G，点D、G间距离为L；杆AB、AD铰接于点A；杆JH分别铰接在杆AB、GI上，杆JH与点A、J之间距离等长；点A、G与点G、H之间等距。该机构能实现多点位精确直线运动，承载能力高、易于模块化制造。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程领域，具体涉及一种仅含转动副的筝形直线升降机构及安装有该机构的叉车。
背景技术
直线运动机构广泛应用于工业生产和生活的各个领域，如机械制造装备、运输装备、能源与动力装备、纺织装备、工业机器人和医疗器械等。目前，实现直线运动的方式大多采用移动副，如曲柄滑块机构、导杆机构、螺旋传动机构、直动从动件凸轮机构和齿轮齿条机构等，但加工制造相对复杂、成本较高；也有一些机构，如Hoekens直线机构、Roberts直线机构、Watt直线机构和Chebyshev直线机构等，可实现单点位近似直线运动，但机构运动精度较低；Peaucellier直线机构、Bricard直线机构、Hart第一和第二直线机构可实现单点位精确直线运动，但无法实现多点位精确直线运动。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种仅含转动副的筝形直线升降机构及安装有该机构的叉车，其能实现多点位精确直线运动，结构简单、运动空间大、承载能力高、易于模块化制造。
为此，本发明的技术方案如下：
一种仅含转动副的筝形直线升降机构，按照长度包括四种杆件，分别标记为A杆件、B杆件、C杆件和D杆件；
其中：A杆件有三个，分别标记为杆AD、杆GI和杆CD；
B杆件有三个，分别标记为杆AB、杆BC和杆BF；
C杆件有一个，标记为杆JH；
D杆件有四个，分别标记为杆CI、杆CE、杆EF和杆FI；
A杆件的长度为D杆件长度的1/k2；B杆件的长度为D杆件长度的1/k；C杆件的长度为D杆件长度的(1-k2)/k，其中0<k<1；
所述四个D杆件头尾依次铰接，形成菱形，所述菱形的四个端点分别标记为点I、点C、点E和点F；
所述菱形在C点还与杆CD的第一端点、杆BC的第一端点铰接；所述菱形在I点与杆GI的第一端点铰接；所述菱形在F点与杆BF的第一端点铰接；
所述杆CD的第二端点与杆AD的第一端点铰接，其连接点标记为点D；
杆BC的第二端点分别与杆BF的第二端点、杆AB的第一端点铰接，其连接点标记为点B；
杆GI的第二端点铰接在杆AD的中部，其连接点标记为点G，点D至点G之间的距离与D杆件的长度相等；
杆AB的第二端点与杆AD的第二端点铰接，其连接点标记为点A；
杆JH的两个端点分别铰接在杆AB、杆GI上，其连接点分别标记为点J、点H，杆JH的长度与点A至点J之间的距离相等；点A至点G之间的距离与点G至点H之间的距离相等。
进一步，所述仅含转动副的筝形直线升降机构不包含杆JH、杆BC和杆CI中的任意一个。因为杆JH、杆BC和杆CI同时存在于机构中时，机构存在虚约束，任意去掉三个杆件中的一个，机构仍然具有相同的运动规律。
一种安装有仅含转动副的筝形直线升降机构的叉车，包括车体、驱动电机、货叉、以及对称安装于所述车体两侧的两个仅含转动副的筝形直线升降机构；所述仅含转动副的筝形直线升降机构中构成菱形的四个D杆件中位置处于最上侧的杆件固定在所述车体上，其两端与其他杆件铰接的连接点中的一个安装有驱动电机的驱动轴；所述货叉固定设置于所述两个仅含转动副的筝形直线升降机构的杆AD之间。
该仅含转动副的筝形直线升降机构及安装有该机构的叉车具有如下优点
1)该仅含转动副的筝形直线升降机构与传统直线机构相比，仅含有转动副，具有使用寿命长、加工制造方便、不易卡死；
2)与传统直线机构相比，该仅含转动副的筝形直线升降机构运动精度和定位精度高，运行平稳、操控性好；同时其还可实现多点位的精确直线运动，承载能力高、力传递性能好。
附图说明
图1为本发明提供的仅含转动副的筝形直线升降机构的结构示意图；
图2为本发明提供的仅含转动副的筝形直线升降机构的第一种变形的结构示意图(无杆JH)；
图3为本发明提供的仅含转动副的筝形直线升降机构的第二种变形的结构示意图；(无杆BC)
图4为本发明提供的仅含转动副的筝形直线升降机构的第三种变形的结构示意图(无杆CI)；
图5为安装有该仅含转动副的筝形直线升降机构的叉车的结构示意图；
图6为仅含转动副的筝形直线升降机构的叉车升降过程的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。
如图1所示，一种仅含转动副的筝形直线升降机构，按照长度包括四种杆件，分别标记为A杆件、B杆件、C杆件和D杆件；
其中：A杆件有三个，分别标记为杆AD、杆GI和杆CD；
B杆件有三个，分别标记为杆AB、杆BC和杆BF；
C杆件有一个，标记为杆JH；
D杆件有四个，分别标记为杆CI、杆CE、杆EF和杆FI；
A杆件的长度为D杆件长度的1/k2；B杆件的长度为D杆件长度的1/k；C杆件的长度为D杆件长度的(1-k2)/k，其中0<k<1；
四个D杆件头尾依次铰接，形成菱形，菱形的四个端点分别标记为点I、点C、点E和点F；
菱形在C点还与杆CD的第一端点、杆BC的第一端点铰接；菱形在I点与杆GI的第一端点铰接；菱形在F点与杆BF的第一端点铰接；
杆CD的第二端点与杆AD的第一端点铰接，其连接点标记为点D；
杆BC的第二端点分别与杆BF的第二端点、杆AB的第一端点铰接，其连接点标记为点B；
杆GI的第二端点铰接在杆AD的中部，其连接点标记为点G，点D至点G之间的距离与D杆件的长度相等；
杆AB的第二端点与杆AD的第二端点铰接，其连接点标记为点A；
杆JH的两个端点分别铰接在杆AB、杆GI上，其连接点分别标记为点J、点H，杆JH的长度与点A至点J之间的距离相等；点A至点G之间的距离与点G至点H之间的距离相等。
因为杆JH、杆BC和杆CI同时存在于机构中时，机构存在虚约束，任意去掉三个杆件中的一个，机构仍然具有相同的运动规律，所以，该仅含转动副的筝形直线升降机构可以去掉杆JH、杆BC和杆CI中的任意一个，如图2、3、4所示。
作为该仅含转动副的筝形直线升降机构的一种应用，以下提供一种叉车，利用该筝形直线升降机构的收缩实现货叉的升降，具体如下：一种安装有仅含转动副的筝形直线升降机构的叉车，包括车体2、驱动电机、货叉3、以及对称安装于车体两侧的两个仅含转动副的筝形直线升降机构1；仅含转动副的筝形直线升降机构1中构成菱形的四个D杆件中位置处于最上侧的杆件(即杆EF)固定在车体2上，其两端与其他杆件铰接的连接点中的一个安装有驱动电机的驱动轴(即点E或点F)；货叉3固定设置于两个仅含转动副的筝形直线升降机构的杆AD之间，如图5所示。
使用时，驱动电机转动，在E点或F点带动杆CE或杆BF、杆FI顺时针或者逆时针转动，继而带动其它杆件发生转动，实现筝形直线升降机构的收起后放下，继而实现货叉3位置的升降，如图6所示。
Claims (3)
1.一种仅含转动副的筝形直线升降机构，其特征在于：按照长度包括四种杆件，分别标记为A杆件、B杆件、C杆件和D杆件；
其中：A杆件有三个，分别标记为杆AD、杆GI和杆CD；
B杆件有三个，分别标记为杆AB、杆BC和杆BF；
C杆件有一个，标记为杆JH；
D杆件有四个，分别标记为杆CI、杆CE、杆EF和杆FI；
A杆件的长度为D杆件长度的1/k2；B杆件的长度为D杆件长度的1/k；C杆件的长度为D杆件长度的(1-k2)/k，其中0<k<1；
四个D杆件头尾依次铰接，形成菱形，所述菱形的四个端点分别标记为点I、点C、点E和点F；
所述菱形在C点还与杆CD的第一端点、杆BC的第一端点铰接；所述菱形在I点与杆GI的第一端点铰接；所述菱形在F点与杆BF的第一端点铰接；
所述杆CD的第二端点与杆AD的第一端点铰接，其连接点标记为点D；
杆BC的第二端点分别与杆BF的第二端点、杆AB的第一端点铰接，其连接点标记为点B；
杆GI的第二端点铰接在杆AD的中部，其连接点标记为点G，点D至点G之间的距离与D杆件的长度相等；
杆AB的第二端点与杆AD的第二端点铰接，其连接点标记为点A；
杆JH的两个端点分别铰接在杆AB、杆GI上，其连接点分别标记为点J、点H，杆JH的长度与点A至点J之间的距离相等；点A至点G之间的距离与点G至点H之间的距离相等。
2.如权利要求1所述仅含转动副的筝形直线升降机构，其特征在于：所述仅含转动副的筝形直线升降机构不包含杆JH、杆BC和杆CI中的任意一个。
3.一种安装有如权利要求1或2所述仅含转动副的筝形直线升降机构的叉车，其特征在于：包括车体(2)、驱动电机、货叉(3)、以及对称安装于所述车体两侧的两个仅含转动副的筝形直线升降机构(1)；所述驱动电机固定在所述车体(2)内；
所述仅含转动副的筝形直线升降机构(1)中构成菱形的四个D杆件中位置处于最上侧的杆件固定在所述车体(2)上，其两端与其他杆件铰接的连接点中的一个安装有驱动电机的驱动轴；所述货叉(3)固定设置于所述两个仅含转动副的筝形直线升降机构(1)的杆AD之间。
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