单动力滚动四杆机构制造技术

单动力滚动四杆机构，涉及一种一个动力机驱动的四杆机构实现滚动的机械装置。主动杆（１）一端设一通孔，另一端两边各设一阶梯孔，用于安装电机（５）和滚动轴承（９）。杆（２）、（３）、（４）的结构相同，杆一端设一通孔，另一端一边设一阶梯孔，大孔安装滚动轴承，另一边为一通孔，安装联接轴。主动杆和其他三杆之一的杆，通过安装于主动杆的电机的联接轴（８）连接。其他三个杆之间及最后一个杆与主动杆之间通过联接轴（９）连接。它将在四杆机构中机架与地面之间的固定约束解除，在行进的过程中，四个杆与地面依次接触，即与地面接触的杆件依次充当机架，在自身杆件惯性作用的辅助下来完成翻滚行进。该机构简单，成本低，可靠性高。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种利用一个动力机驱动的四杆机构实现滚动行进的机械装置。可用于军事领域中侦察、监视恐怖事件及排雷等。
技术介绍
连杆机构中，结构最简单且应用最广泛的是由四个构件所组成的平面四杆机构。平面四杆机构有一个自由度，即只需一个动力机即可使该机构生成确定的运动。在平面四杆机构的实际应用中，通常将一个构件与地面或基础固定连接，称为机架；由一个动力机驱动与机架相连接的一个构件，称为输入构件；而由另外两个构件之一输出特定的运动或轨迹来完成设计任务，称为输出构件。由于机架与地面或基础固定，因此平面四杆机构一般多用于机床等固定的机械装备。而且机架一直与地面固定，这只能在固定的位置上输出不同的运动，不能进行滚动输出。此外，也有应用平面四杆机构作为两足、四足或者多足的腿足式步行机器人的一个腿内部的机构，利用其一个构件末端生成步行轨迹来实现步行。在这样的腿足式步行机器人中，需要与腿的个数相同的两个、四个或多个四杆机构，结构比较复杂，可靠性不高，也同时需要相同个数的动力机来提供动力。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种只需在一个电机的驱动下即可实现滚动行进的平面四杆机构。本技术的技术方案的理论思想在于采用单自由度闭链四杆机构实现滚动行进。在机构学上，闭链机构是指机构运动链的首杆和尾杆闭合，即形成一个封闭的回路。本单自由度四杆闭链机构由一个电机来驱动，机架与地面或基础并不固定，机架在一个运动周期中与地面或基础相对静止，而在向下一个周期过渡的过程中，在机构本身的惯性作用下，机架与地面或基础之间脱离接触，从而达到滚动行进的目的。在电机相对地面或基础的不同位置处，通过控制其正反转及相位的变化来实现在一个周期中的连续运动。本技术的技术方案一种单动力滚动四杆机构，该机构包括四个杆件，安装于其一个杆件中的一个电机、滚动轴承、联接电机的轴、联接轴连接成；其杆的结构及连接方式 主动杆的一端设一通孔，另一端的一边设一阶梯孔，大孔用于安放电机，小孔用于穿过电机的输出轴，大孔的底部上均布着用于与电机连接用的通孔，用联接螺栓将电机固定在大孔的底部；主动杆另一端的另一边也设一阶梯孔，大孔用于安装滚动轴承，小孔用于联接电机的轴穿过，两个阶梯孔同轴。其他三个杆的结构相同，其结构杆的一端设一通孔，杆另一端的一边设一阶梯孔，大孔用于安装滚动轴承，小孔用于联接轴通过；杆另一端的另一边为一通孔，用于安装联接轴；阶梯孔和通孔同轴。主动杆和其他三杆之一的杆，是通过安装于主动杆的另一端的两边间的电机的联接轴连接。其他三个杆之间及最后一个杆与主动杆之间的连接是通过联接轴连接。杆端的通孔与轴过盈联接。本技术的有益效果是，采用结构简单、应用广泛的单自由度闭链平面四杆机构，用一个电机进行驱动和控制，设计巧妙的结构方案——四杆等长且在运动过程中始终保持菱形形状，实现滚动行进。与相同功能的行驶机构相比，机械结构和控制系统均比较简单，成本低，可靠性高。本技术提供了一种全新原理的行驶机构，并在一定程度上扩大、延伸了传统四杆机构的应用范围。附图说明图1单动力滚动四杆机构在垂直地面位置时的装配原理图。图2A-A剖视图。图3单动力滚动四杆机构在一般位置时的形态图。图4主动杆1的主视图。图5主动杆1的俯视图。图6单动力滚动四杆机构第1/4周期的运动情况。图7单动力滚动四杆机构第2/4周期的运动情况。图8单动力滚动四杆机构第3/4周期的运动情况。图9单动力滚动四杆机构第4/4周期的运动情况。图中主动杆1，杆2，杆3，杆4，电机5，联接螺栓6，连接销7，联接电机的轴8，滚动轴承9，联接轴10。具体实施方式结合附图对本技术作进一步说明。单动力滚动四杆机构包括主动杆1，杆2，杆3，杆4，电机5，联接螺栓6，连接销7，联接电机轴的轴8，滚动轴承9，联接轴10连接成。零件的结构及连接方式由图2和图4可见，4个杆的外观的形状相同与链条中的一个连接单元相似。由图4可见，主动杆1的d端设一通孔，e端设一阶梯孔，大孔用于安放电机5，小孔用于穿过电机5的输出轴，大孔的底部上均布着用于与电机5连接用的通孔，用联接螺栓6将电机5固定在大孔的底部。主动杆1的f端也设一阶梯孔，大孔用于安装滚动轴承9，小孔用于联接电机的轴8通过。e端和f端上的阶梯孔同轴。杆4的结构，见图2。杆4的a端设与主动杆1的d端同样的一通孔，杆4的b端设与主动杆1的f端同样大小的阶梯孔，大孔用于安装滚动轴承9，小孔用于联接轴10通过；杆4的c端为一通孔，用于安装联接轴10；a端和b端上的孔同轴。杆2和杆3与杆4的结构相同。四个杆件由尼龙板机加工得到，还可采用注塑成型或是快速成型。联接电机的轴8，见图2，它是一个两直径不同的同心阶梯轴，大直径端的前端面设有一个槽，前还设一个通孔，槽内用于安放电机5的输出轴，通孔用于采用连接销7实现电机输出轴与联接电机的轴8的连接。联接电机的轴8的中部与杆4的a端过盈联接；联接电机的轴8的小直径端与主动杆1的f端安装的滚动轴承9连接。联接轴10，见图2，它亦是一个两直径不同的同心阶梯轴。联接轴10的中部与杆3的a端过盈联接；联接轴10的大直径端与杆4的c端连接，其间为机械动联接，类似运动副；联接轴10的小直径端与杆4的b端安装的滚动轴承9连接。杆3与杆2，杆3与主动杆1的连接同杆3与杆4的连接。具体安装时，在主动杆1上装上电机，固定好后，联接电机的轴8穿过主动杆1，再穿过杆4，与电机输出轴装配，并用销钉固定。在联接电机的轴8的另一端装入轴承。安装杆3与杆4时，将轴10穿过杆4的b端，再穿过杆3，穿过杆4的c端，最后装入轴承。杆2、3的装配与杆4一样。图6、7、8、9说明了单动力滚动四杆机构的运动情况。为了便于说明，将机构简化成不与地面固定的四杆机构。图6表示了第1/4周期的运动情况当机构处在起始位置时，在电机的驱动下，主动杆1与杆3同步摆动相同的角度；当主动杆1与杆3同时摆动到最大角度时，机构本身利用惯性能使得4翻转。与地面接触的杆4变成杆3，变换机架的创新点在这一变化中体现。翻转后就形成机构在第2/4周期的初始位置。图7表示了第2/4周期的运动情况与第1/4周期不同的是电机的位置相对于机构发生了变化，但动力驱动方向与第1/4周期相同。杆件的运动情况与图6情况类似，最后利用本身的惯性进入第3/4周期。图8表示了第3/4周期的运动情况同样电机的位置相对于机构发生了变化，动力驱动方向为反向。杆件的运动情况与图6、7情况类似，最后利用本身的惯性进入第4/4周期。图9表示了第4/4周期的运动情况电机的位置也是相对于机构发生了变化，但动力驱动方向与第3/4周期相同。杆件的运动情况与图6、7、8情况类似，最后利用本身的惯性进入下一周期。在1个周期内的运动情况当电机启动时，机构本身在1/4周期中的运动与固定机架时的平面四杆机构一致，在第一个1/4周期结束后，机构本身利用惯性可进行翻转，此机构就此进入第2/4周期，这时电机的位置相对于机构发生了变化，电机的转向不变，通过控制电机的相位角来完成第2/4周期的运动。在机构利用本身的惯性进入第3/4周期之后，控制电机反转及相位角就可以使机构继续运动，运动过程与第1/4周期一致。在机构达到平面运动的极限位置时，机构本身同样利用惯性翻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单动力滚动四杆机构，该机构包括，杆、电机、轴承、轴，其特征在于：由主动杆（１），杆（２），杆（３）和杆（４），电机（５），联接螺栓（６），连接销（７），联接电机的轴（８），滚动轴承（９），联接轴（１０）连接成单动力滚动四杆机构；构成机构的零件结构及连接方式：主动杆（１）的ｄ端设一通孔，ｅ端设一阶梯孔，大孔用于安放电机（５），小孔用于穿过电机（５）的输出轴，大孔的底部上均布着用于与电机（５）连接用的通孔，用联接螺栓（６）将电机（５）固定在大孔的底部；主动杆（１）的ｆ端也设一阶梯孔，大孔用于安装滚动轴承（９），小孔用于联接电机的轴（８）通过，ｅ端和ｆ端上的阶梯孔同轴；杆（４）的ａ端设一通孔，ｂ端设一阶梯孔，大孔用于安装滚动轴承（９），小孔用于联接轴（１０）通过；杆（４）的ｃ端为一通孔，用于安装联接轴（１０）；ａ端和ｂ端上的孔同轴；杆（２）和杆（３）与杆（４）的结构相同；杆（３）的ａ端与连接于杆（４）的ｃ端和杆（４）ｂ端的滚动轴承（９）的联接轴（１０）过盈联接；杆（３）与杆（２），杆（３）与主动杆（１）的连接同杆（３）与杆（４）的连接；机架不与地面固定，四个杆件的长度相等，在运动过程中四个杆依次轮换作为机架，机构在行进过程中四杆的形状始终是菱形的，只有一个特殊位置为正方形；运动的连续性由机构本身惯性以及对电机的控制实现，滚动翻转前进。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚燕安，计元元，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]