一种柔顺驱动机械臂制造技术

本发明专利技术公开了一种柔顺驱动机械臂，包括两自由度协调器、部分装弹机结构和柔顺驱动关节部分，在现代化战场上坦克配备自动装弹机是必然要求，它可以提高火炮射速，减少坦克成员数量，还可以降低坦克总高度，在一定程度上增加他坦克安全性。双自由度的弹药传输机械臂，本发明专利技术涉及机械臂技术领域。该柔顺驱动机械臂，系统有了弹性储能元件之后从而使系统的速度更加稳定，磁流变离合器的运用使得弹性元件中的能量可以进行随意的释放与存储，当系统的阻力做正功的时候，利用弹性元件进行储能，当系统的阻力做负功的的时候，将弹性元件中的能量进行释放，用它来放克服阻力。其中磁流变离合器与弹性元件采用并联的方式进行连接。

A flexible driving manipulator

The invention discloses a compliant driving mechanical arm, which comprises a two degree of freedom coordinator, a partial loader structure and a compliant driving joint part. It is an inevitable requirement for tanks to be equipped with an automatic loader in modern battlefield. It can improve the firing speed of artillery, reduce the number of tank members, reduce the total height of tanks, and increase the safety of other tanks to a certain extent. The invention relates to the technical field of a ammunition transmission mechanical arm with two degrees of freedom. The flexible driving arm makes the system speed more stable with the elastic energy storage element. The application of the magnetorheological clutch makes the energy in the elastic element free to release and store. When the resistance of the system is positive work, the elastic element is used for energy storage. When the resistance of the system is negative work, the energy in the elastic element is released Let's use it to overcome the resistance. Among them, the magnetorheological clutch and the elastic element are connected in parallel.

【技术实现步骤摘要】
一种柔顺驱动机械臂
本专利技术涉及机械臂
，具体为一种柔顺驱动机械臂。
技术介绍
在现在的战场上坦克是一件必不可少的武器装备，随着坦克对弹药装填速度的需求，弹药装填装置已由人工装填逐渐变为了自动装填，其中自动装弹机的工作有着快速性，持续性，稳定性的能力，人工装填是无法与之媲美的。此外由于自动装填装置与人相比具有的结构小，占用空间少的特点和优点，因此额外的空间可以携带更多的弹药，此外还使操纵坦克的人员减少，因此自动装填使装填的性能有了明显的提高。传统的摩擦离合器是依靠两摩擦片之间的压紧力所产生的滑动摩擦与静摩擦来传递扭矩的。摩擦离合器的摩擦片的数量对离合器的性能有着极大的影响，摩擦片数少则传递的扭矩小，摩擦片数多则会造成各摩擦片之间的受力不均匀。此外摩擦离合器的接合与分离过程中会造成摩擦片的磨损以及产生大量的热量。而磁流变离合器避免了上述的状况，它依靠磁流变液的剪切应力传递转矩，通过改变磁场大小来改变磁流变液的屈服极限，可实现机械系统传递扭矩可控和无级调速；磁流变离合器结构简单，响应快、冲击磨损小、噪声低，能实现软起动、过载保护和安全防护，克服了传统离合器弊端。传统的自动装填装置多为机械式的刚性结构，具有较大的工作空间、较高定位度和响应速度，但是刚性结构对环境的适应性比较差。所以，本专利技术提出了柔性驱动机械臂来改进传统的刚性结构，磁流变离合器与柔性储能元件的研究使得柔顺驱动机械臂的发展成为了可能
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种柔顺驱动机械臂，解决现有的坦克对弹药装填速度和稳定性的需求，弥补串联机构存在一定的积累误差、并且承载能力较低的缺陷，本专利技术设计了磁流变离合器与弹性元件进行并联的方式来设计了一款柔性驱动机械臂。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种柔顺驱动机械臂，包括本体，所述本体上设有提升机构，所述提升机构上设有机架，所述机架上设有链条，通过上中下三个链轮进行传动。优选的，所述翻转机构上设有锥齿轮、减速器和电机，所述减速器直接与电机相连，用来传动锥齿轮，所述电机通过一个电机保持架与翻转机构的主体进行相连。优选的，所述机架前部的两条滑槽为燕尾型滑槽，来与支撑架进行滑动，将提升机构中的链条传动传递到翻转机构的支撑架的上下移动。优选的，所述磁流变离合器左端的端盖配有花键槽，采用小径定心的方式来与传动轴相连，采用花键既可以传递大的力矩，又可以有很好的对中性。所述磁流变离合器的右端的输出轴，采用了双平键对称布置来传递轴的扭矩，所述磁流变离合器的输入轴通过端盖螺母拧紧时的预紧力使端盖与壳体所产生的摩擦力来传递扭矩，壳体与主动片之间通过六个长螺母六个短螺母来传递扭矩，带动主动片的转动，本专利技术采用一长一短的螺母是为了改善受力，增强它的结构强度，本专利技术采用了内槽六角螺母，这样可以节省大量的空间，使磁流变离合器的结构更加紧凑，同时在安装主动片与从动片的时候采用交替安装的方式。所述壳体外表面中间开有凹型槽，凹型槽其中设有礠流线圈，将磁流线圈缠绕进凹型槽后，将壳体外部设有的后端盖推入进去包裹好壳体与保护好绕磁线圈。所述磁流变离合器中的输出轴上，为了方便从动片的定位与装配，采用花键的结构来进行力的传递，径向采用小径定心的方式，轴向采用了主动片加垫片，两端采用弹性挡圈的定位方式，所述输出轴上的从动片和垫片采用交替排列的方式，所述输出轴与滚动轴承之间采用的是过盈配合，二者之间是轴肩定位的方式，通过滚动轴承与壳体的定位关系来确定轴与壳体之间的位置关系，所述大主动片明显的大于另外两个主动片，它还带有12个通孔，通过螺栓分别使主动片与壳体的阶梯面连接，长螺栓连接三个主动片与壳体，短螺栓连接大主动片与壳体，这样从结构方面便加强了它的结构强度，使得磁流变离合器的承载能力更高，所述磁流变离合器在整体上采用双密封圈，左端盖采用了几个螺栓来对磁流变液进行压紧，当压力小的时候，可以拧紧螺栓通过螺栓挤压压紧片来对磁流变液进行一定的挤压。优选的，所述弹性储能元件由圆筒外壳，弹性元件构成，其作用是储存和释放能量，使翻转的速度波动尽可能的减小，相当于“飞轮”，所述圆筒外壳与轴承保持架固定在一起，所述的弹性储能模型和阿基米德螺线盘与轴固定在一起，这样便实现了弹性储能元件与磁流变离合器的“并联”，当阻力做正功的时候，所述弹性储能元件进行能量的存储，当克服阻力做功的时候，所述弹性储能元件释放所储存的能量，从而实现了能量的储存于释放的动作，减轻了电动机的负载与压力，所述圆筒外壳中有六个通孔，六个凹槽，通孔使其方便与轴承保持架固定，凹槽便于安置弹性储能元件，当弹性元件不够的时候，可以叠加放置多个元件以满足工作的需要。(三)有益效果本专利技术提供了一种柔顺驱动机械臂。与现有技术相比具备以下有益效果：该柔顺驱动机械臂，通过在本体上设有提升机构，提升机构上设有机架，机架上设有链条，通过上中下三个链轮进行传动，翻转机构上设有锥齿轮、减速器和电机，减速器直接与电机相连，用来传动锥齿轮，电机通过一个电机保持架与翻转机构的主体进行相连，机架前部的两条滑槽为燕尾型滑槽，来与支撑架进行滑动，将提升机构中的链条传动传递到翻转机构的支撑架的上下移动，可以提高自动装弹机的工作稳定性，解决现有的坦克对弹药装填速度的需求，弥补出串联机构存在一定的积累误差，并且承载能力较低的缺陷，解决了刚性结构具有较大的工作空间、较高定位度和相应速度、对环境适应性比较差的问题，同时利用磁流变离合器与弹性储能元件并联的方式，实现了惯性缓冲和能量存储、释放、再利用的功能，结合弹药自动装填装置，能够进行高效的弹药自动装填的任务，在军工上非常具有创新性和实用性。附图说明图1为本专利技术前视的结构示意图；图2为本专利技术左视的结构示意图；图3是本专利技术俯视的结构示意图；图4是本专利技术提升机构的示意图；图5是本专利技术弹性储能元件的示意图；图6是本专利技术磁流变离合器的半剖示意图；图7是本专利技术磁流变离合器的一级示意图；图8是本专利技术磁流变离合器的二级示意图；图9是本专利技术磁流变离合器的三级示意图。图中，本体1，提升机构2，机架3，滑槽3.1，滑槽3.2，第三电机4，第三减速器5，第一链条6，第一链轮7，第二链轮8，第三链轮9，第四链轮10，第五链轮11，第六链轮12，第一轴13，第一键14，第一轴承15，翻转机构16，卡爪夹取装置17，第一锥齿轮18，第二锥齿轮19，第一减速器20，第二减速器21，第一电机22，第二电机23，第一支撑架24，第二支撑架25，第一轴承保持架26，第二轴承保持架27，第二轴承28，第三轴承29，第二轴30，第三轴31，第二键32，第一磁流变离合器33，左端盖33.1，压紧片33.2，密封圈33.3，壳体33.4，主动片33.5，垫片33.6，从动片33.7，弹性挡圈33.8，长螺母33.9，密封环33.10，滚动轴承33.11，磁流线圈33.12，后端盖33.13，输出轴33.14，第二磁流变离合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔顺驱动机械臂，包括本体(1)，其特征在于：所述本体(1)主体上设有提升机构(2)，所述提升机构(2)上设有机架(3)，且机架(3)下部设有第三电机(4)和第三减速器(5)，所述机架(3)中部设有第一链条(6)，且机架(3)上部、中部和下部各设有具有支持链条传动的第一链轮(7)、第二链轮(8)、第三链轮(9)、第四链轮(10)、第五链轮(11)和第六链轮(12)，所述第一链轮(7)通过第一轴(13)和第一键(14)与第一轴承(15)进行传动连接，所述本体(1)的上部设有翻转机构(16)，且翻转机构(16)主体上设有卡爪夹取装置(17)，所述翻转机构(16)的后端设有第一锥齿轮(18)和第二锥齿轮(19)，且第一锥齿轮(18)和第二锥齿轮(19)各连接第一减速器(20)和第二减速器(21)，所述第一减速器(20)和第二减速器(21)各连接第一电机(22)和第二电机(23)；/n所述机架(3)的前部设有第一滑槽(3.1)和第二滑槽(3.2)，且第一滑槽(3.1)和第二滑槽(3.2)安装配合有第一支撑架(24)和第二支撑架(25)，所述第一支撑架(24)和第二支撑架(25)通过螺钉与第一轴承保持架(26)和第二轴承保持架(27)相互配合连接，且第一轴承保持架(26)和第二轴承保持架(27)内部安装有第二轴承(28)和第三轴承(29)，所述第二轴承(28)与第三轴承(29)通过与第二轴(30)、第三轴(31)和第二键(32)的配合安装于翻转机构(16)上，且第二轴(30)的第三轴(31)上安装第一磁流变离合器(33)和第二磁流变离合器(34)，所述第一磁流变离合器(33)和第二磁流变离合器(34)设在翻转机构(16)和第一轴承保持架(26)、第二轴承保持架(27)之间。/n...

【技术特征摘要】
1.一种柔顺驱动机械臂，包括本体(1)，其特征在于：所述本体(1)主体上设有提升机构(2)，所述提升机构(2)上设有机架(3)，且机架(3)下部设有第三电机(4)和第三减速器(5)，所述机架(3)中部设有第一链条(6)，且机架(3)上部、中部和下部各设有具有支持链条传动的第一链轮(7)、第二链轮(8)、第三链轮(9)、第四链轮(10)、第五链轮(11)和第六链轮(12)，所述第一链轮(7)通过第一轴(13)和第一键(14)与第一轴承(15)进行传动连接，所述本体(1)的上部设有翻转机构(16)，且翻转机构(16)主体上设有卡爪夹取装置(17)，所述翻转机构(16)的后端设有第一锥齿轮(18)和第二锥齿轮(19)，且第一锥齿轮(18)和第二锥齿轮(19)各连接第一减速器(20)和第二减速器(21)，所述第一减速器(20)和第二减速器(21)各连接第一电机(22)和第二电机(23)；
所述机架(3)的前部设有第一滑槽(3.1)和第二滑槽(3.2)，且第一滑槽(3.1)和第二滑槽(3.2)安装配合有第一支撑架(24)和第二支撑架(25)，所述第一支撑架(24)和第二支撑架(25)通过螺钉与第一轴承保持架(26)和第二轴承保持架(27)相互配合连接，且第一轴承保持架(26)和第二轴承保持架(27)内部安装有第二轴承(28)和第三轴承(29)，所述第二轴承(28)与第三轴承(29)通过与第二轴(30)、第三轴(31)和第二键(32)的配合安装于翻转机构(16)上，且第二轴(30)的第三轴(31)上安装第一磁流变离合器(33)和第二磁流变离合器(34)，所述第一磁流变离合器(33)和第二磁流变离合器(34)设在翻转机构(16)和第一轴承保持架(26)、第二轴承保持架(27)之间。


2.根据权利要求1所述的一种柔顺驱动机械臂，其特征在于：所述第一磁流变离合器(33)的左端盖(33.1)设有花键槽，且左端盖(33.1)中的花键槽与第二轴(30)进行连接，所述左端盖(33.1)通过螺钉与压紧片(33.2)进行安装，且压紧片(33.2)与密封圈(33.3)接触配合，所述密封圈(33.3)与壳体(33.4)的阶梯面接触配合，且左端盖(33.1)通过螺钉与壳体(33.4)进行安装，所述壳体(33.4)内部设有大主动片(33.5)，且大主动片(33.5)与垫片(33.6)、从动片(33.7)依次交替排列，所述从动片(33.7)两端设有弹性挡圈(33.8)，且弹性挡圈(33.8)与主动片(33.5)通过长螺母(33.9)进行定位安装，所述长螺母(33.9)与壳体(33.4)紧固连接，且从动片(33.7)右端设有密封环(33.10)，所述密封环(33.10)右端设有滚动轴承(33.11)，所述壳体(33.4)中间开有凹型槽，且凹型槽中设有磁流线圈(33.12)，所述壳体(33.4)外部设有后端盖(33.13),通过螺钉进行固定，且大主动片(33.5)、垫片(33.6)、从动片(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宇飞，王佳松，王孟楠，张鸿儒，席宝成，王志刚，高益凡，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42