专利名称：一种具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的制作方法
技术领域：
本发明属于农业机械领域，特别是一种具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机。
背景技术：
甘蔗装载机常用于将甘蔗从较低处举起并装载到较高位置，如将甘蔗装入货车或将甘蔗装进各类机器料斗。目前已有产品多为液压驱动式的大型装载机，此类产品由液压装置驱动，在使用过程中常会出现启动差、液压油泄漏、工作无力等现象，液压装置的液压元件加工精度要求高，使用成本以及维护成本很高，且此类产品须以柴油作为能源，由柴油机提供动力，又加大了使用和维护的成本。目前还有一类甘蔗搬运机，该搬运机在使用时固定在货车旁，能够将小捆的甘蔗从地面抬升至货车货箱的高度。但此类产品也须柴油机或电机驱动，且使用时须多人同时工作，劳动量大，使 用有限。变胞机构是近二十年机构学领域一项新的发现。变胞机构具有多功能阶段变化特征，多拓扑结构变化特征，多自由度变化特征。此类机构能在不同的状态下改变机构自由度，从而适应不同阶段的功能要求。目前能应用于工程实际的变胞机构还很少，更没有应用变胞机构的甘蔗装载机。
发明内容
本发明在于提供一种依靠人力驱动的单人手动操作甘蔗装载机，利用几何变胞的方式实现机构的变胞功能，只需一人手动操作就能完成货物的抓取、抬升、码放等工作，并且能够有效克服目前已有产品体积过大、使用成本过高、液压装置漏油、保养维护困难等缺点。本发明通过以下技术来达到上述目的:所述一种具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机，包括升举机构和抓取机构。所述升举机构由车体、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、大臂、锁止盘、拉杆组成，第一连杆通过第一转动副与车体连接，第一连杆另一端通过第二转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第三转动副与大臂连接，第三连杆通过第四转动副与车体连接，第三连杆另一端通过第五转动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第六转动副与大臂连接，锁止盘与车体固联，拉杆通过第七转动副与锁止盘连接，拉杆另一端通过第八转动副与大臂连接。所述抓取机构由第一连杆、第三连杆、第五连杆、第六连杆、大臂、拉杆、主动臂、抓手、弹簧、第一滑轮、第二滑轮、绞盘、手摇柄、锁止器、钢丝绳组成，主动臂一端通过第二转动副和第五转动副与第一连杆和第三连杆连接，主动臂另一端通过第九转动副和第十转动副与第五连杆和第六连杆连接，第五连杆另一端通过第i^一转动副与抓手连接，第六连杆另一端通过第十二转动副与抓手连接，抓手通过第十三转动副与大臂连接，弹簧一端与抓手连接，弹簧另一端与大臂连接，第一滑轮通过第十四转动副与主动臂连接，第二滑轮通过第十五转动副与拉杆连接，绞盘通过第十六转动副与拉杆连接，手摇柄与绞盘固联，锁止器固定在拉杆上，钢丝绳一端与绞盘连接，钢丝绳另一端绕过第一滑轮、第二滑轮与拉杆连接。所述装载机变胞功能实现方法由以下步骤构成:由机构自身重力阻止待消失的转动副的转动来实现。装载机工作前，弹簧将抓手撑开，大臂在自身重力作用下与地面接触，处于极限位置，第一转动副、第四转动副不产生相对转动，第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆以及大臂固结成一个变胞构件。装载机工作时，转动手摇柄，钢丝绳拉动主动臂转动，抓手克服弹簧的弹力转动，直至抓紧货物时抓手到达极限位置，抓手以及大臂固结成一个变胞构件。继续转动手摇柄，克服大臂和货物的重力，钢丝绳拉起主动臂，大臂升起，实现变胞功能，举起货物。本发明的突出优点在于:1、使用连杆传动，替代了传统的液压传动，避免了液压元件制造精度要求高、液压系统发生故障不易检查排除等缺点，且连杆机构制造成本低，维护保养要求低；2、应用变胞机构，按不同阶段的工作需求改变机构的拓扑结构,使用时只需一种操作动作就可完成与传统甘蔗装载机复杂操作的相同功能，采用多自由度可控机构，机构的主体结构简单，且工作空间大，灵活度高，容易控制；3、由人力驱动，且只需单人手动操作，避免了已有产品须能源驱动的缺点，使用时噪声低，无污染，使用方法简单，有利于推广应用。
图1为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第一整体结构示意图。图2为本发明所述具 有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第二整体结构示意图。图3为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第一局部示意图。图4为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第二局部示意图。图5为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第三局部示意图。图6为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第一种变胞结构的机构简图。图7为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第二种变胞结构的机构简图。图8为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第一种变胞结构的拓扑图。图9为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第二种变胞结构的拓扑图。图10为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第一种工作状态图。图11为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第二种工作状态图。图12为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第三种工作状态图。图13为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第四种工作状态图。图14为本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机的第五种工作状态图。
具体实施例方式下面结合附图及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，所述升举机构由车体1、第一连杆2、第二连杆3、第三连杆4、第四连杆5、大臂6、锁止盘7、拉杆8组成，第一连杆2通过第一转动副20与车体I连接，第一连杆2另一端通过第二转动副21与第二连杆3连接，第二连杆3另一端通过第三转动副22与大臂6连接，第三连杆4通过第四转动副23与车体I连接，第三连杆4另一端通过第五转动副24与第四连杆5连接，第四连杆5另一端通过第六转动副25与大臂6连接，锁止盘7与车体I固联，拉杆8通过第七转动副26与锁止盘7连接，拉杆8另一端通过第八转动副27与大臂6连接。对照图1、图2、图3、图4和图5，所述抓取机构由第一连杆2、第三连杆4、第五连杆10、第六连杆11、大臂6、拉杆8、主动臂9、抓手12、弹簧13、第一滑轮14、第二滑轮15、绞盘16、手摇柄17、锁止器18、钢丝绳19组成，主动臂9 一端通过第二转动副21和第五转动副24与第一连杆2和第三连杆4连接，主动臂9另一端通过第九转动副28和第十转动副
29与第五连杆10和第六连杆11连接，第五连杆10另一端通过第i^一转动副30与抓手12连接，第六连杆11另一端通过第十二转动副31与抓手12连接，抓手12通过第十三转动副32与大臂6连接，弹簧13 —端与抓手12连接，弹簧13另一端与大臂6连接，第一滑轮14通过第十四转动副33与主动臂9连接，第二滑轮15通过第十五转动副34与拉杆8连接，绞盘16通过第十六转动副35与拉杆8连接,手摇柄17与绞盘16固联,锁止器18固定在拉杆8上，钢丝绳19 一端与绞盘1 6连接，钢丝绳19另一端绕过第一滑轮14、第二滑轮15与拉杆8连接。对照图6和图7，本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机两种工作阶段的机构简图。对照图8和图9，本发明所述具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机两种工作阶段的结构的拓扑图。对照图10，装载机工作前，弹簧13将抓手12撑开，大臂6在自身重力作用下与地面接触，处于极限位置，第一转动副20、第四转动副23不产生相对转动，第一连杆2、第二连杆3、第三连杆4、第四连杆5以及大臂6固结成一个变胞构件。对照图11，装载机工作时，转动手摇柄17，钢丝绳19拉动主动臂9转动，抓手12克服弹簧13的弹力转动，直至抓紧货物时抓手12到达极限位置，抓手12以及大臂6固结成一个变胞构件。对照图12，继续转动手摇柄17，克服大臂6和货物的重力，钢丝绳19拉起主动臂9，大臂6和货物升起。对照图13，反向转动手摇柄17，由于大臂6和货物的重力远大于弹簧13的弹力，抓手12以及大臂6仍固结成变胞构件，大臂6和货物下降，直至货物下降至货架或货车上，大臂6到达极限位置，第一连杆2、第二连杆3、第三连杆4、第四连杆5以及大臂6重新固结为变胞构件，继续反转手摇柄17，抓手12在弹簧13的作用下发生转动，释放货物。对照图14，向前推动拉杆8并转动手摇柄17，大臂6在抓手12保持张开的状态下升起，货物装载完毕。
权利要求
1.一种具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机，包括升举机构和抓取机构。其特征在于，其结构和连接方式为: 所述升举机构由车体、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、大臂、锁止盘、拉杆组成，第一连杆通过第一转动副与车体连接，第一连杆另一端通过第二转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第三转动副与大臂连接，第三连杆通过第四转动副与车体连接，第三连杆另一端通过第五转动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第六转动副与大臂连接，锁止盘与车体固联，拉杆通过第七转动副与锁止盘连接，拉杆另一端通过第八转动副与大臂连接， 所述抓取机构由第一连杆、第三连杆、第五连杆、第六连杆、大臂、拉杆、主动臂、抓手、弹簧、第一滑轮、第二滑轮、绞盘、手摇柄、锁止器、钢丝绳组成，主动臂一端通过第二转动副和第五转动副与第一连杆和第三连杆连接，主动臂另一端通过第九转动副和第十转动副与第五连杆和第六连杆连接，第五连杆另一端通过第十一转动副与抓手连接，第六连杆另一端通过第十二转动副与抓手连接，抓手通过第十三转动副与大臂连接，弹簧一端与抓手连接，弹簧另一端与大臂连接，第一滑轮通过第十四转动副与主动臂连接，第二滑轮通过第十五转动副与拉杆连接，绞盘通过第十六转动副与拉杆连接，手摇柄与绞盘固联，锁止器固定在拉杆上，钢丝绳 一端与绞盘连接，钢丝绳另一端绕过第一滑轮、第二滑轮与拉杆连接。
全文摘要
本发明涉及一种具有变胞功能的人力驱动甘蔗装载机，包括升举机构和抓取机构，其中，升举机构包括车体、四根连杆、大臂、锁止盘、拉杆，抓取机构包括四根连杆、大臂、拉杆、主动臂、抓手、弹簧、两个滑轮、绞盘、手摇柄、锁止器、钢丝绳。所述装载机采用几何变胞法，在工作过程中其自身的拓扑结构能根据需要自动改变，在进行抓取阶段任务时，其拓扑结构为抓取机构，在进行抬升阶段任务时，其拓扑结构为升举机构。所述装载机由人力驱动，且只需一人即可操作，使用方法简单。所述装载机主体结构为多自由度可控机构，可灵活输出所需运动，工作空间大。本发明能够克服已有产品液压元件加工精度要求高、须能源驱动、维护保养困难、造价高等缺点。
文档编号A01D87/00GK103168570SQ20131012420
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者蔡敢为, 高德中, 潘宇晨 申请人:广西大学