本发明涉及一种单动力爬行六杆机构,具体涉及一种以空间六杆机构为基础的,通过部件的翻转来实现整体移动的单动力爬行六杆机构。单动力爬行六杆机构为单闭链,由弧形杆,电机,联轴器,驱动轴,驱动杆件,第一转动轴,第一主杆件,第二转动轴,第二主杆件,第三转动轴,第三主杆件,第四转动轴,被动杆件,被动轴和轴承座构成构成;杆件之间通过转动副相连。单动力爬行六杆机构通过电机的转动带动主动杆件的翻转,产生向前的摩擦力实现整体机构的平移,在教育、娱乐等领域将得到很好的应用。
1.一种单动力爬行六杆机构,其特征在于:单动力爬行六杆机构为单闭链机构,由弧形杆(1),电机(2),联轴器(3),驱动轴(4),驱动杆件(5),第一转动轴(6),第一主杆件(7),第二转动轴(8),第二主杆件(9),第三转动轴(10),第三主杆件(11),第四转动轴(12),被动杆件(13),被动轴(14)和轴承座(15)构成;所述的弧形杆(1)从侧面1-a端看,为竖直线段加半圆弧形;弧形杆(1)的1-a端设有与轴承座(15)配合的孔,1-b端设有用于安装电机(2)安装孔;所述的第一主杆件(7)为I形状,一端设置有凸台(7-a),凸台端设有一个通孔,另外一端设有凹槽,凹槽的两端(7-b)和(7-c)上各设有一个同轴的阶梯孔,凸台上的通孔轴线和凹槽上的阶梯孔轴线垂直相交;第二主杆件(9)和第三主杆件(11)与第一主杆件(7)的结构和尺寸相同;第一转动轴(6)为一阶梯轴;第二转动轴(8)、第三转动轴(10)、第四转动轴(12)与第一转动轴(6)的结构尺寸相同;被动杆件(13)的13-a端设有一个通孔,13-b端设有安装孔,用于和弧形杆(1)固定,13-a端的通孔与13-b端的安装孔轴线垂直相交;驱动杆件(5)为U形件,其U形的底部(5-a)端设有一个安装孔,U形的头部的(5-b)端和(5-c)端各设有一个阶梯孔,且阶梯孔同轴,(5-a)端的通孔轴线和(5-b)端的阶梯孔轴线垂直相交;被动轴(14)的一端以过盈配合的方式安装在被动杆件(13)的13-b端的安装孔中,轴承座(15)安装在弧形杆(1)的1-a端的安装孔中,并用螺钉固定,被动轴(14)另外一端安装在轴承座(15)的轴承孔中,并用顶丝进行轴向固定;电机(2)安装在弧形杆(1)的1-b端的安装孔中,并用螺钉进行固定,电机(2)通过联轴器(3)与驱动轴(4)相连,传动轴的另一端以过盈配合的方式安装在驱动杆件(5)的5-a端的安装孔中;分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在驱动杆件(5)的5-b端和5-c端阶梯孔的大孔中,第一转动轴(6)按顺序穿过安装在驱动杆件(5)的5-b端的轴承、第一主杆件(7)的7-a端的通孔和安装在驱动杆件(5)的5-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定;分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在第一主杆件(7)的7-b端和7-c端阶梯孔的大孔中,第二转动轴(8)按顺序穿过安装在第一主杆件(7)的7-b端的轴承、第二主杆件(9)的9-a端的通孔和安装在第一主杆件(7)的7-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定;分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在第二主杆件(9)的9-b端和9-c端阶梯孔的大孔中,第三转动轴(10)按顺序穿过安装在第二主杆件(9)的9-b端的轴承、第三主杆件(11)的11-a端的通孔和安装在第二主杆件(9)的9-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定;分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在第三主杆件(11)的11-b端和11-c端阶梯孔的大孔中,第四转动轴(12)按顺序穿过安装在第三主杆件(11)的11-b端的轴承、被动杆件(13)的13-a端的通孔和安装在第三主杆件(11)的11-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定。
2.如权利要求1所述的一种单动力爬行六杆机构,其特征在于:弧形杆(1)的底端为半圆弧,与地面的接触面近似为一条直线。技术领域
本发明涉及一种单动力爬行六杆机构,具体涉及一种以空间六杆机构为基础的,通过部件的翻转来实现整体移动的单动力爬行六杆机构。
背景技术
空间六杆机构基于Schatz机构,是典型的单闭链空间六杆6R机构。Schatz机构只有一个自由度,仅需要一个电机即可以驱动。由于该机构的结构和运动特点,在日常生活中的各个领域都有很广泛的应用。例如,中铝公司郑州研究院的平东涛研究的XPD型三维运动混合机,通过原动件的匀速回转,使其他构件作复杂的空间运动,对滚筒中物料进行良好的搅拌。
发明内容
本发明要解决的技术问题:一般单闭链空间六杆Schatzxa06R机构的相互运动多用于搅拌物料,而不能使机构移动。本发明的技术方案:一种单动力爬行六杆机构为单闭链,由弧形杆,电机,联轴器,驱动轴,驱动杆件,第一转动轴,第一主杆件,第二转动轴,第二主杆件,第三转动轴,第三主杆件,第四转动轴,被动杆件,被动轴和轴承座构成;构成机构的零件结构及连接方式:所述的弧形杆从侧面1-a端看,为竖直线段加半圆弧形;弧形杆的1-a端设有与轴承座配合的孔,1-b端设有用于安装电机安装孔;所述的第一主杆件为I形状,一端设置有凸台7-a,凸台端设有一个通孔,另外一端设有凹槽,凹槽的两端7-b和7-c上各设有一个同轴的阶梯孔,凸台上的通孔轴线和凹槽上的阶梯孔轴线垂直相交;第二主杆件和第三主杆件与第一主杆件的结构和尺寸相同;第一转动轴为一阶梯轴;第二转动轴、第三转动轴、第四转动轴与第一转动轴的结构尺寸相同;被动杆件的13-a端设有一个通孔,13-b端设有安装孔,用于和弧形杆固定,13-a端的通孔与13-b端的安装孔轴线垂直相交;驱动杆件为U形件,其U形的底部5-a端设有一个安装孔,U形的头部的5-b端和5-c端各设有一个阶梯孔,且阶梯孔同轴,5-a端的通孔轴线和5-b端的阶梯孔轴线垂直相交;被动轴的一端以过盈配合的方式安装在被动杆件的13-b端的安装孔中,轴承座安装在弧形杆的1-a端的安装孔中,并用螺钉固定,被动轴的另外一端安装在轴承座的轴承孔中,并用顶丝进行轴向固定;电机安装在弧形杆的1-b端的安装孔中,并用螺钉进行固定,电机通过联轴器与驱动轴相连,驱动轴的另一端以过盈配合的方式安装在驱动杆件的5-a端的安装孔中;分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在驱动杆件的5-b端和5-c端阶梯孔的大孔中,第一转动轴按顺序穿过安装在驱动杆件的5-b端的轴承、第一主杆件的7-a端的通孔和安装在驱动杆件的5-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定;分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在第一主杆件的7-b端和7-c端阶梯孔的大孔中,第二转动轴按顺序穿过安装在第一主杆件的7-b端的轴承、第二主杆件的9-a端的通孔和安装在第一主杆件的7-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定;分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在第二主杆件的9-b端和9-c端阶梯孔的大孔中,第三转动轴按顺序穿过安装在第二主杆件的9-b端的轴承、第三主杆件的11-a端的通孔和安装在第二主杆件的9-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定;分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在第三主杆件的11-b端和11-c端阶梯孔的大孔中,第四转动轴按顺序穿过安装在第三主杆件的11-b端的轴承、被动杆件的13-a端的通孔和安装在第三主杆件的11-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定;弧形杆的底端为半圆弧,与地面的接触面近似为一条直线;本发明的有益效果:本发明所述的一种单动力爬行六杆机构有单一自由度,通过对于原动件的控制,来使该机构实现移动的功能,具有一定的适应复杂路面甚至是越障的能力。该机构结构简单,成本低廉,易于制造和工程实现。在民用领域,为中小学生提供了一个对几何形体及移动机构的认识,可用于制作玩具、教学教具,在军用领域,也可进一步设计改造为军用探测、运输、排雷机器人等。
附图说明
图1单动力爬行六杆机构装配原理图图2第一主杆件结构图图3第一转动轴结构图图4被动杆件结构图图5驱动动杆件结构图图6弧形杆结构图图7弧形杆、被动杆件、被动轴和轴承座连接结构图图8弧形杆、电机、联轴器、驱动轴和驱动杆件连接结构图图9驱动杆件与第一主杆件之间转动副结构图图10xa0第一主杆件与第二主杆件之间转动副结构图图11第二主杆件与第三主杆件之间转动副结构图图12第三主杆件与被动杆件之间转动副结构图图13单动力爬行六杆机构移动示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。如图1所示,单动力爬行六杆机构为单闭链机构,由弧形杆(1),电机(2),联轴器(3),驱动轴(4),驱动杆件(5),第一转动轴(6),第一主杆件(7),第二转动轴(8),第二主杆件(9),第三转动轴(10),第三主杆件(11),第四转动轴(12),被动杆件(13),被动轴(14)和轴承座(15)构成;如图2所示,所述的第一主杆件(7)为I形状,一端设置有凸台(7-a),凸台端设有一个通孔,另外一端设有凹槽,凹槽的两端(7-b)和(7-c)上各设有一个同轴的阶梯孔,凸台上的通孔轴线和凹槽上的阶梯孔轴线垂直相交;第二主杆件(9)和第三主杆件(11)与第一主杆件(7)的结构和尺寸相同;。如图3所示,第一转动轴(6)为一阶梯轴;第二转动轴(8)、第三转动轴(10)、第四转动轴(12)与第一转动轴(6)的结构尺寸相同。如图4所示,被动杆件(13)的13-a端设有一个通孔,13-b端设有安装孔,用于和弧形杆固定,13-a端的通孔与13-b端的安装孔轴线垂直相交。如图5所示,驱动杆件(5)为U形件,其U形的底部(5-a)端设有一个安装孔,U形的头部的(5-b)端和(5-c)端各设有一个阶梯孔,且阶梯孔同轴,(5-a)端的通孔轴线和(5-b)端的阶梯孔轴线垂直相交。如图6所示,所述的弧形杆(1)从侧面1-a端看,为竖直线段加半圆弧形;弧形杆(1)的1-a端设有与轴承座(15)配合的孔,1-b端设有用于安装电机(2)安装孔。如图7所示,被动轴(14)的一端以过盈配合的方式安装在被动杆件(13)的13-b端的安装孔中,轴承座(15)安装在弧形杆(1)的1-a端的安装孔中,并用螺钉固定,被动轴(14)另外一端安装在轴承座(15)的轴承孔中,并用顶丝进行轴向固定。如图8所示,电机(2)安装在弧形杆(1)的1-b端的安装孔中,并用螺钉进行固定,电机(2)通过联轴器(3)与驱动轴(4)相连,传动轴的另一端以过盈配合的方式安装在驱动杆件(5)的5-a端的安装孔中。如图9所示,分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在驱动杆件(5)的5-b端和5-c端阶梯孔的大孔中,第一转动轴(6)按顺序穿过安装在驱动杆件(5)的5-b端的轴承、第一主杆件(7)的7-a端的通孔和安装在驱动杆件(5)的5-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定。如图10所示,分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在第一主杆件(7)的7-b端和7-c端阶梯孔的大孔中,第二转动轴(8)按顺序穿过安装在第一主杆件(7)的7-b端的轴承、第二主杆件(9)的9-a端的通孔和安装在第一主杆件(7)的7-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定。如图11所示,分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在第二主杆件(9)的9-b端和9-c端阶梯孔的大孔中,第三转动轴(10)按顺序穿过安装在第二主杆件(9)的9-b端的轴承、第三主杆件(11)的11-a端的通孔和安装在第二主杆件(9)的9-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定。如图12所示,分别将两个轴承以过盈配合的方式安装在第三主杆件(11)的11-b端和11-c端阶梯孔的大孔中,第四转动轴(12)按顺序穿过安装在第三主杆件(11)的11-b端的轴承、被动杆件(13)的13-a端的通孔和安装在第三主杆件(11)的11-c端的轴承,并通过轴用弹性挡圈进行轴向固定。具体的使用方法:单动力爬行六杆机构可以实现移动动作。图13(a)表示在初始状态下,各个杆件之间的位置关系。第一步,如图13(b)所示,电机转动45度,各主杆件翻转,主杆件在翻转的过程中形成向前的摩擦力,推动机构向前运动。第二步,如图13(c)所示,电机继续转动45度,各主杆件翻转,主杆件在翻转的过程中形成向前的摩擦力,推动机构向前运动。第三步,如图13(d)所示,电机继续转动45度,各主杆件翻转,主杆件在翻转的过程中形成向前的摩擦力,推动机构向前运动。第四步,如图13(e)所示,电机继续转动45度各主杆件翻转,主杆件在翻转的过程中形成向前的摩擦力,推动机构向前运动。在此过程中,主杆件交替推动机构移动。至此,实现了一个完整的移动动作。