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专利号: 2019100546121
申请人: 北京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种运用单自由度变形机构的钳剪扩张多功能工程属具,其特征在于,包括一个基座(1)、两个驱动液压缸(2)、一个变形滑块(3)、两个液压刀具(4)、两个变形滑块导轨(5)、变形滑块导轨支架(6)、一个基座滑块连杆(7)、两个变形滑块连杆(8)、两个变形基座(9)、一个变形液压缸(10)、一个基座滑块(11)、两个基座滑块导轨(12)、基座滑块导轨支架(13);

液压刀具(4)的外观整体为三角平板结构,三个角分别为A、B、C角,C角有尖端,用于插入扩张目标的缝隙;三角平板结构的一个侧面即A角、C角连线的侧面带有刃和齿,作为剪刀的刃侧;

变形滑块导轨(5)为长轴结构,两变形滑块导轨(5)平行并列,记变形滑块导轨(5)轴向的中间对称轴为Z轴,垂直于两变形滑块导轨(5)所在的平面的轴为Y轴方向,垂直于Z轴方向与Y轴方向的为X轴方向;以下转动副结构为在其中一个部件上设有固定柱,另一个部件上设有通孔,固定柱穿过通孔使得两个部件形成转动副形式的固定连接;

所述的一个基座(1)、两个驱动液压缸(2)、一个变形滑块(3)、两个液压刀具(4)、两个变形滑块导轨(5)、两个变形滑块连杆(8)、两个变形基座(9)整体组成的结构为在Z轴两侧连接方式对称;

变形基座(9)整体为L型直角平板结构,包括直角点、直角边边端A、直角边边端B;两个变形基座(9)共平面,且沿Z轴对称,其中两直角点相邻中间有空隙,两直角边边端A背对,两直角边边端B背对,两直角点且均与基座(1)固定在一起,且在共平面内变形基座(9)均可绕自身的直角点转动;每个变形基座(9)边端A各与一个驱动液压缸(2)的一端采用转动副式的结构固定连接,其中转动副的固定柱与Y轴平行;所述的每个驱动液压缸(2)的另一端均与一个液压刀具(4)的A角采用转动副式的结构固定连接,其中转动副的固定柱与Y轴平行;

液压刀具(4)A角和B角连线的侧面上有凸起,此凸起与变形基座(9)边端B采用转动副式的结构固定连接,其中转动副的固定柱与Y轴平行;驱动液压缸(2)、变形基座(9)、液压刀具(4)连接成三连杆封闭结构;两个驱动液压缸(2)、两个变形基座(9)、两个液压刀具(4)组成两个沿Z轴对称的上述所述的三连杆封闭结构,其中液压刀具(4)的B角紧邻相对;变形基座(9)直角边边端B所在的直角边中间与变形滑块连杆(8)的一端采用转动副式的结构固定连接,其中转动副的固定柱与Y轴平行;变形滑块连杆(8)的另一端与变形滑块(3)的一端采用转动副式的结构固定连接,其中转动副的固定柱与Y轴平行;变形滑块(3)所述的两端连线沿X轴平行,变形滑块(3)沿Z轴对称,在Z轴两侧变形滑块(3)连接结构相同,即变形滑块(3)的另一端与另一变形滑块连杆(8)同样采用转动副式的结构固定连接;变形滑块(3)在Z轴的两侧各设有一个Z轴方向通孔,两个变形滑块导轨(5)分别插入此两通孔,使得变形滑块(3)能够沿变形滑块导轨(5)在Z轴方向上来回自由移动;变形滑块导轨(5)采用变形滑块导轨支架(6)与基座(1)固定在一起;

以下所述的上方为沿Z轴向上的方向,则下方为Z轴向下的方向;在两个变形基座(9)直角点的上方,设有一个变形液压缸(10)、一个基座滑块(11)、两个基座滑块导轨(12)、两个基座滑块导轨支架(13),基座滑块导轨(12)为长轴结构,长轴方向沿Y轴方向,两个基座滑块导轨(12)沿X轴并排平行放置,在基座滑块导轨(12)的两端各通过一个基座滑块导轨支架(13)与基座(1)进行固定在一起;基座滑块(11)设有长度方向与Y轴平行的两个平行通孔,两个基座滑块导轨(12)对应各自穿过一个通孔,使得基座滑块(11)能够沿基座滑块导轨(12)在Y轴方向自由滑动;基座滑块(11)垂直Y轴方向的侧面与变形液压缸(10)的一端固定在一起,变形液压缸(10)的轴向与Y轴平行;基座滑块(11)的下端面与基座滑块连杆(7)的一端采用转动副式的结构固定连接,其中转动副的固定柱与X轴平行;基座滑块连杆(7)的另一端与变形滑块(3)的上端面采用转动副式的结构固定连接,其中转动副的固定柱与X轴平行。

2.按照权利要求1所述的一种运用单自由度变形机构的钳剪扩张多功能工程属具,其特征在于,具有钳剪装置A、扩张装置B、变形装置C功能;

作为钳剪装置A工作时,变形液压缸(10)不工作,基座滑块(11)处于自锁状态,此时两个变形基座(9)之间具有夹角如40°,变形基座(9)、变形滑块(3)位置固定,驱动液压缸(2)工作时提供动力,推动液压刀具(4)做相向运动,完成剪切、破碎功能;

作为扩张装置B工作时,变形液压缸(10)不工作,基座滑块(11)处于自锁状态,此时两个变形基座(9)之间相互平行,变形基座(9)、变形滑块(3)位置固定,驱动液压缸(2)工作时提供动力,推动液压刀具(4)绕固定在变形基座(9)的通孔做相向运动,完成扩张功能;

作为变形装置C运动时,为双滑块机构,利用两滑块相对位置的改变实现属具破碎、剪切、扩张功能的转化。变形装置C运动时需锁死驱动液压缸(2),即液压刀具(4)、驱动液压缸(2)、变形基座(9)视为一个构件;变形液压缸(10)伸出时,推动基座滑块(11)沿基座滑块导轨(12)在Y轴方向运动,从而通过基座滑块连杆(7)带动变形滑块(3)沿变形滑块导轨(5)向上运动,变形滑块(3)带动变形滑块连杆(8)运动,变形滑块连杆(8)驱动变形基座(9)绕直角点A做平面转动,从而实现从扩张装置B向钳剪装置A的转换;变形液压缸(10)缩回时则实现从钳剪装置A向扩张装置B的转换。

3.按照权利要求2所述的一种运用单自由度变形机构的钳剪扩张多功能工程属具,其特征在于,在工作时基座滑块(11)施加在基座滑块导轨(12)的力与Z轴方向的夹角始终小于摩擦角来实现基座滑块(11)自锁的设计方案。