本發(fā)明涉及舉升設備技術領域，具體是一種重力矩不變的平臺垂直升降機構。

背景技術：

升降平臺是一種輔助工具，在機械制造的工藝過程、倉儲與物流過程、園林綠化修剪過程與市政維修等過程中都需要使用升降平臺，升降平臺的驅動可以是電機與液壓油缸的組合方式也可以是電機與減速器的組合方式，現(xiàn)有的剪叉式升降平臺有固定式的也有安裝輪子后移動式的，現(xiàn)有的單剪叉式升降平臺所使用的機構中，一種是頂部與底部均為等腰三角形的單節(jié)結構、從機構上來看頂部是曲柄與連桿等長的曲柄滑塊機構，底部是也曲柄與連桿等長的曲柄滑塊機構，由于等腰三角形的底邊長度是變化的，所以，平臺下部的等腰三角形的底邊通過一個滑塊與底架上的導槽組成移動副以實現(xiàn)長度的變化，平臺上部的等腰三角形的底邊通過一個滑塊與平臺底面的導槽組成移動副以實現(xiàn)長度的變化，這兩套機構與通過叉點的水平軸上下對稱，該類升降平臺的升降范圍較小，升降過程中平臺下方左擺桿與右擺桿上的支撐力是變化的，設左擺桿與右擺桿的初始力臂都為l0，當重物上升h后，右擺桿的力臂還為l0，但左擺桿的力臂減小為l1，現(xiàn)有的結構使l0/l1可以達到4倍，以至于強度設計中按最大力計算，從而增大了構件的橫向尺寸與重量；另一種是多節(jié)串聯(lián)的剪叉式升降平臺，其目的是增大平臺的升降行程，但升降過程中左擺桿或右擺桿上的力臂是變化的本質沒有改變。為了實現(xiàn)平臺只做垂直上下移動，貨物重力的力臂又要保持初始值不變，發(fā)明了一種重力矩不變的平臺垂直升降機構。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種重力矩不變的平臺垂直升降機構。

本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的：一種重力矩不變的平臺垂直升降機構，包括底座、平臺，以及連接在底座、平臺之間的相對布置的前升降機構和后升降機構；所述前升降機構安裝在底座、平臺的前側位置，前升降機構包括固定在平臺前側中間位置的豎向布置的前垂直導向鋼管；所述前垂直導向鋼管上滑動套裝有前水平導向鋼管，前水平導向鋼管中間開有供前垂直導向鋼管穿過的通孔；所述前水平導向鋼管左、右端分別滑動套裝有左前過渡節(jié)、右前過渡節(jié)；所述左前過渡節(jié)上可轉動安裝有相互嚙合的左前上節(jié)約束齒輪和左前下節(jié)約束齒輪；所述左前上節(jié)約束齒輪上固定有左前上節(jié)連桿，左前上節(jié)連桿另一端鉸接在平臺前側左端；所述左前下節(jié)約束齒輪上固定有左前下節(jié)連桿，左前下節(jié)連桿另一端鉸接在底座前側左端；所述右前過渡節(jié)上鉸接有右前上節(jié)連桿和右前下節(jié)連桿；所述右前上節(jié)連桿另一端鉸接在平臺前側右端；所述右前下節(jié)連桿另一端鉸接在底座前側右端；在所述左前下節(jié)連桿、右前下節(jié)連桿之間鉸接有水平布置的前油缸。

其進一步是：所述后升降機構與前升降機構結構相對稱。

所述平臺包括平臺頂板；在所述平臺頂板前、后側分別焊接有平臺前側板、平臺后側板；在平臺頂板四個角落位置分別焊接有平臺左前支座、平臺右前支座，以及平臺左后支座、平臺右后支座；所述底座包括底座底板；在所述底座底板前、后側分別焊接有底座前側板、底座后側板；在底座底板四個角落位置分別焊接有底座左前支座、底座右前支座，以及底座左后支座、底座右后支座。

所述左前上節(jié)連桿下端通過左前上節(jié)下支軸與左前過渡節(jié)組成轉動副，所述左前上節(jié)約束齒輪安裝在左前上節(jié)下支軸上，左前上節(jié)連桿與左前上節(jié)約束齒輪焊接；所述左前上節(jié)下支軸端部安裝有限位用的左前上節(jié)下?lián)跞?；左前上?jié)連桿上端通過左前上節(jié)上支軸可轉動安裝在平臺中的平臺前側板和平臺左前支座之間；在所述左前上節(jié)上支軸端部安裝有限位用的左前上節(jié)上擋圈；所述左前下節(jié)連桿上端通過左前下節(jié)上支軸與左前過渡節(jié)組成轉動副，所述左前下節(jié)約束齒輪安裝在左前下節(jié)上支軸上，左前下節(jié)連桿與左前下節(jié)約束齒輪焊接；所述左前下節(jié)上支軸端部安裝有限位用的左前下節(jié)上擋圈；左前下節(jié)連桿下端通過左前下節(jié)下支軸可轉動安裝在底座中的底座前側板和底座左前支座之間；在所述左前下節(jié)下支軸端部安裝有限位用的左前下節(jié)下?lián)跞Α?/p>

所述前水平導向鋼管包括滑動安裝在前垂直導向鋼管上的水平前導向支座；在水平前導向支座左右側分別焊接固定有右前水平導向鋼管和左前水平導向鋼管。

本發(fā)明中前升降機構和后升降機構分別是一種平面九桿執(zhí)行機構（不計入驅動油缸時），分別布置在底座、平臺的前后；當不計入驅動油缸時，前升降機構的構件總數(shù)n=9，低副數(shù)pl=11，高副數(shù)ph=1，執(zhí)行機構的自由度f1=3(n–1)－2pl－1ph=3×8－2×11－1×1=1；同樣，后升降機構構件總數(shù)n=9，低副數(shù)pl=11，高副數(shù)ph=1，執(zhí)行機構的自由度f1=3(n–1)－2pl－1ph=3×8－2×11－1×1=1。當計入驅動油缸時，前升降機構和后升降機構分別是一種平面十一桿升降機構；前升降機構的構件總數(shù)n=11，低副數(shù)pl=14，高副數(shù)ph=1，平臺機構的自由度f2=3(n–1)－2pl－1ph=3×10－2×14－1×1=1；同樣，后升降機構的構件總數(shù)n=11，低副數(shù)pl=14，高副數(shù)ph=1，平臺機構的自由度f2=3(n–1)－2pl－1ph=3×10－2×14－1×1=1。

本發(fā)明在機械制造的工藝過程、倉儲與物流過程、園林綠化修剪過程與市政維修等過程中均可得到應用，盡管本平臺垂直升降機構中構件的總數(shù)比較多，但構件的種類并不多且標準件比較多；不論是單節(jié)的機構還是多節(jié)的組合機構，該發(fā)明的自由度始終為1，只需要一個主動件就可以實現(xiàn)平臺的垂直升降，平臺垂直升降時貨物重力的力矩保持不變，當為單節(jié)的結構時，其平臺高度的最大值與高度的最小值的比值為1.9，高度的變化量與最小高度的比值為0.92，當為雙節(jié)的結構時，其平臺高度的最大值與高度的最小值的比值為3.9，高度的變化量與最小高度的比值為2.94，當為固定式時，底座安裝在地基上，當為移動式時，底座安裝在4個輪子上，平臺升降的驅動為液壓油缸。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：運動平穩(wěn)，解決了現(xiàn)有平臺垂直升降時重力矩改變的問題，消除以往單剪叉式升降平臺左右對稱支撐機構的運動副中支撐力在平臺升降過程發(fā)生的變化，這樣，本平臺垂直升降機構的強度設計只須按載重設計即可，制造簡單，成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明不包含油缸時的結構簡圖；

圖2是本發(fā)明包含油缸時的運動簡圖；

圖3是本發(fā)明處于高位時的主視圖；

圖4是本發(fā)明處于中位時的主視圖；

圖5是本發(fā)明處于低位時的主視圖；

圖6是本發(fā)明處于高位時的后視圖；

圖7是本發(fā)明處于高位時的左視圖；

圖8是本發(fā)明處于高位時的右視圖；

圖9是本發(fā)明引入虛約束時的高位主視圖；

圖10是本發(fā)明引入虛約束時的高位后視圖；

圖11是現(xiàn)有有技術中單剪叉式升降平臺兩個位置的機構圖。

圖中：1平臺；2左前上節(jié)上支軸；3左前上節(jié)上擋圈；4左前上節(jié)連桿；5左前上節(jié)約束齒輪；6左前上節(jié)下支軸；7左前上節(jié)下?lián)跞Γ?左前下節(jié)上支軸；9左前下節(jié)上擋圈；10左前下節(jié)連桿；11左前下節(jié)約束齒輪；12左前下節(jié)下支軸；13左前下節(jié)下?lián)跞Γ?4左前下節(jié)支座；15油缸左前支軸；16油缸左前擋圈；17前油缸；18前活塞桿；19前活塞桿右支軸；20前活塞桿右擋圈；21右前下節(jié)支座；22底座；23右前下節(jié)下支軸；24右前下節(jié)下?lián)跞Γ?5右前下節(jié)連桿；26右前下節(jié)上支軸；27右前下節(jié)上擋圈；28右前上節(jié)下支軸；29右前上節(jié)下?lián)跞Γ?0右前過渡節(jié)；31右前上節(jié)連桿；32右前上節(jié)上支軸；33右前上節(jié)上擋圈；34前水平導向鋼管；35前垂直導向鋼管；36左前過渡節(jié)；

37左后上節(jié)上支軸；38左后上節(jié)上擋圈；39左后上節(jié)連桿；40左后上節(jié)約束齒輪；41左后上節(jié)下支軸；42左后上節(jié)下?lián)跞Γ?3左后下節(jié)上支軸；44左后下節(jié)上擋圈；45左后下節(jié)連桿；46左后下節(jié)約束齒輪；47左后下節(jié)下支軸；48左后下節(jié)下?lián)跞Γ?9左后下節(jié)支座；50油缸左后支軸；51油缸左后擋圈；52后油缸；53后活塞桿；54活塞桿右后支軸；55活塞桿右后擋圈；56右后下節(jié)支座；57右后下節(jié)下支軸；58右后下節(jié)下?lián)跞Γ?9右后下節(jié)連桿；60右后下節(jié)上支軸；61右后下節(jié)上擋圈；62右后上節(jié)下支軸；63右后上節(jié)下?lián)跞Γ?4右后過渡節(jié)；65右后上節(jié)連桿；66右后上節(jié)上支軸；67右后上節(jié)上擋圈；68后水平導向鋼管；69后垂直導向鋼管；70左后過渡節(jié)；

1–1平臺頂板；1–2平臺左前套；1–3平臺前側板；1–4平臺左前支座；1–5平臺左后支座；1–6平臺后側板；1–7平臺左后套；1–8平臺右前套；1–9平臺右前支座；1–10平臺右后支座；1–11平臺右后套；

22–1底座底板；22–2底座前側板；22–3底座左前支座；22–4底座左后支座；22–5底座后側板；22–6底座右前支座；22–7底座右后支座；

34–1右前水平導向鋼管；34–2水平前導向支座；34–3左前水平導向鋼管；

68–1右后水平導向鋼管；68–2水平后導向支座；68–3左后水平導向鋼管；

71右前上節(jié)約束齒輪；72右前下節(jié)約束齒輪；73右后上節(jié)約束齒輪；74右后下節(jié)約束齒輪。

圖中符號：

a平臺與左前上節(jié)連桿組成的轉動副；b左前上節(jié)連桿與左前過渡節(jié)組成的轉動副；c左前下節(jié)連桿與左前過渡節(jié)組成的轉動副；d左前下節(jié)連桿與前油缸組成的轉動副；e左前下節(jié)連桿與底座組成的轉動副；f前油缸與前活塞桿組成的移動副；g右前下節(jié)連桿與底座組成的轉動副；h右前下節(jié)連桿與前活塞桿組成的轉動副；i右前下節(jié)連桿與右前過渡節(jié)組成的轉動副；j右前過渡節(jié)與右前上節(jié)連桿組成的轉動副；k平臺與右前上節(jié)連桿組成的轉動副；l右前過渡節(jié)與前水平導向鋼管組成的移動副；m平臺與前水平導向鋼管組成的移動副；n固接于左前上節(jié)連桿的約束齒輪與固接于左前下節(jié)連桿的約束齒輪組成的高副；o左前過渡節(jié)與前水平導向鋼管組成的移動副。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的一個具體實施例，現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

結合圖3至圖8所示，一種重力矩不變的平臺垂直升降機構：

平臺1包括一塊矩形的平臺頂板1-1；在平臺頂板1-1前、后側分別焊接有矩形的平臺前側板1-3、平臺后側板1-6，平臺前側板1-3、平臺后側板1-6相對稱。在平臺頂板1-1四個角落位置分別焊接有平臺左前支座1-4、平臺右前支座1-9，以及平臺左后支座1-5、平臺右后支座1-10。

當為固定式時，底座22安裝在地基上，當為移動式時，底座22安裝在四個輪子上；底座22包括一塊矩形的底座底板22-1；在底座底板22-1前、后側分別焊接有底座前側板22-2、底座后側板22-5，底座前側板22-2、底座后側板22-5相對稱。在底座底板22-1四個角落位置分別焊接有底座左前支座22-3、底座右前支座22-6，以及底座左后支座22-4、底座右后支座22-7。底座前側板22–2與底座左前支座22–3上的孔用于安裝支撐左前下節(jié)連桿10的左前下節(jié)下支軸12；底座左后支座22–4與底座后側板22–5上的孔用于安裝支撐左后下節(jié)連桿45的左后下節(jié)下支軸47；底座后側板22–5與底座右前支座22–6上的孔用于安裝支撐右前下節(jié)連桿25的右前下節(jié)下支軸23；底座前側板22–2與底座右后支座22–7上的孔用于安裝支撐右后下節(jié)連桿59的右后下節(jié)下支軸57。

前升降機構和后升降機構分別連接在底座22和平臺1之間的前、后側，后升降機構與前升降機構結構相對稱，現(xiàn)僅對前升降機構最進一步的描述。

前升降機構：

前升降機構安裝在底座22、平臺1的前側位置；豎向布置的前垂直導向鋼管35焊接在平臺頂板1-1前側中間位置，前水平導向鋼管34滑動套裝在前垂直導向鋼管35上，前水平導向鋼管34與前垂直導向鋼管35組成移動副做上下相對運動；前水平導向鋼管34包括滑動安裝在前垂直導向鋼管35上的水平前導向支座34-2，水平前導向支座34-2左右側分別焊接固定有在同一軸線上的右前水平導向鋼管34-1和左前水平導向鋼管34-3。在右前水平導向鋼管34-1上滑動安裝有可以左右滑動的右前過渡節(jié)30，在左前水平導向鋼管34-3上滑動安裝有可以左右滑動的左前過渡節(jié)36。這樣，前水平導向鋼管34與左前過渡節(jié)36和右前過渡節(jié)30組成移動副。

左前過渡節(jié)36上安裝有上下排列的左前上節(jié)下支軸6、左前下節(jié)上支軸8。左前上節(jié)連桿4下端通過左前上節(jié)下支軸6與左前過渡節(jié)36組成轉動副，左前上節(jié)約束齒輪5也可轉動安裝在左前上節(jié)下支軸6上，并且左前上節(jié)連桿4與左前上節(jié)約束齒輪5焊接固定；左前上節(jié)下支軸6端部安裝有限位用的左前上節(jié)下?lián)跞?。左前上節(jié)上支軸2安裝在平臺1中的平臺前側板1-3和平臺左前支座1-4之間，左前上節(jié)連桿4上端左前上節(jié)上支軸2與平臺1左前端組成轉動副，左前上節(jié)上擋圈3將左前上節(jié)連桿4定位在左前上節(jié)上支軸2上。在左前上節(jié)上支軸2上還安裝有用于定位左前上節(jié)連桿4相對于平臺頂板1–1的位置的平臺左前套1–2。

左前下節(jié)連桿10上端通過左前下節(jié)上支軸8與左前過渡節(jié)36組成轉動副，左前下節(jié)約束齒輪11也可轉動安裝在左前下節(jié)上支軸8上，并且左前下節(jié)連桿10與左前下節(jié)約束齒輪11焊接固定；左前下節(jié)上支軸8端部安裝有限位用的左前下節(jié)上擋圈9。其中左前下節(jié)約束齒輪11和左前上節(jié)約束齒輪5相互嚙合，組成齒輪副，左前下節(jié)約束齒輪11和左前上節(jié)約束齒輪5是確保前升降機構使平臺做上下垂直運動的關鍵。左前下節(jié)下支軸12安裝在底座22中的底座前側板22-2和底座左前支座22-3之間，左前下節(jié)連桿10通過左前下節(jié)下支軸12與底座22左前端組成轉動副，左前下節(jié)下?lián)跞?3將左前下節(jié)連桿10定位在左前下節(jié)下支軸12上。

右前過渡節(jié)30上安裝有上下排列的右前上節(jié)下支軸28、右前下節(jié)上支軸26。右前上節(jié)連桿31下端通過右前上節(jié)下支軸28與右前過渡節(jié)30組成轉動副，右前上節(jié)下?lián)跞?9將右前上節(jié)連桿31定位在右前上節(jié)下支軸28上。右前上節(jié)上支軸32安裝在平臺1中的平臺前側板1-3和平臺右前支座1-9之間，右前上節(jié)連桿31上端通過右前上節(jié)上支軸32與平臺1的右前端組成轉動副，右前上節(jié)上擋圈33將右前上節(jié)連桿31定位在右前上節(jié)上支軸32上。在右前上節(jié)上支軸32上還安裝有用于定位右前上節(jié)連桿31相對于平臺頂板1–1的位置的平臺右前套1–8。

右前下節(jié)連桿25上端通過右前下節(jié)上支軸26與右前過渡節(jié)30組成轉動副，右前下節(jié)上擋圈27將右前下節(jié)連桿25定位在右前下節(jié)上支軸26上。右前下節(jié)下支軸23安裝在底座22中的底座前側板22-2和底座右前支座22-6之間，右前下節(jié)連桿25下端通過右前下節(jié)下支軸23與底座22右前端組成轉動副，右前下節(jié)下?lián)跞?4將右前下節(jié)連桿25定位在右前下節(jié)下支軸23上。

驅動油缸中前油缸17與前活塞桿18組成移動副。左前下節(jié)支座14焊接在左前下節(jié)連桿10上，前油缸17通過油缸左前支軸15與左前下節(jié)支座14組成轉動副，油缸左前擋圈16將前油缸17定位在油缸左前支軸15上。右前下節(jié)支座21焊接在右前下節(jié)連桿25上，前活塞桿18通過前活塞桿右支軸19與右前下節(jié)支座21組成轉動副，前活塞桿右擋圈20將前活塞桿18定位在前活塞桿右支軸19上。

后升降機構與前升降機構部件完全相同，即對應構件的幾何形狀、尺寸與材質完全相同，對應構件的數(shù)量完全相同，只是一個放在平臺的前面，是一個放在平臺的后面。后升降機構與前升降機構的組合是機械原理中虛約束的應用，其目的在于使用最輕的材料重量實現(xiàn)最大的承載量并且顯著提高抵抗偏載的能力。

后升降機構具體包括左后上節(jié)上支軸37；左后上節(jié)上擋圈38；左后上節(jié)連桿39；左后上節(jié)約束齒輪40；左后上節(jié)下支軸41；左后上節(jié)下?lián)跞?2；左后下節(jié)上支軸43；左后下節(jié)上擋圈44；左后下節(jié)連桿45；左后下節(jié)約束齒輪46；左后下節(jié)下支軸47；左后下節(jié)下?lián)跞?8；左后下節(jié)支座49；油缸左后支軸50；油缸左后擋圈51；后油缸52；后活塞桿53；活塞桿右后支軸54；活塞桿右后擋圈55；右后下節(jié)支座56；右后下節(jié)下支軸57；右后下節(jié)下?lián)跞?8；右后下節(jié)連桿59；右后下節(jié)上支軸60；右后下節(jié)上擋圈61；右后上節(jié)下支軸62；右后上節(jié)下?lián)跞?3；右后過渡節(jié)64；右后上節(jié)連桿65；右后上節(jié)上支軸66；右后上節(jié)上擋圈67；后水平導向鋼管68；后垂直導向鋼管69；左后過渡節(jié)70。其中，后水平導向鋼管68由右后水平導向鋼管68–1、水平后導向支座68–2和左后水平導向鋼管68–3組成。平臺左后套1–7用于定位左后上節(jié)連桿39相對于平臺頂板1–1的位置。平臺右后套1–11用于定位右后上節(jié)連桿65相對于平臺頂板1–1的位置。

如圖1所示，前升降機構無驅動油缸時，構件總數(shù)n=9，包括平臺1，左前上節(jié)連桿4，左前下節(jié)連桿10，底座22，左前過渡節(jié)36，右前下節(jié)連桿25，右前過渡節(jié)30，右前上節(jié)連桿31，前水平導向鋼管34，低副數(shù)pl=11，分別是轉動副a、b、c、e、g、i、j、k，移動副l、m、o，高副數(shù)ph=1，即齒輪副n，執(zhí)行機構的自由度f1=3(n–1)－2pl－1ph=3×8－2×11－1×1=1。

如圖2所示，前升降機構包括驅動油缸時，構件總數(shù)n=11，包括平臺1，左前上節(jié)連桿4，左前下節(jié)連桿10，底座22，左前過渡節(jié)36，右前下節(jié)連桿25，右前過渡節(jié)30，右前上節(jié)連桿31，前水平導向鋼管34，前油缸17，前活塞桿18，低副數(shù)pl=14，分別是轉動副a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k，移動副l、m、o，高副數(shù)ph=1，即齒輪副n，升降機構的自由度f1=3(n–1)－2pl－1ph=3×10－2×14－1×1=1。

如圖9和圖10所示，為了提高抗偏載的能力，本平臺垂直升降機構還可以引入兩對約束齒輪，屬于機械原理中虛約束的應用，包括右前上節(jié)約束齒輪71，右前下節(jié)約束齒輪72，右后上節(jié)約束齒輪73，右后下節(jié)約束齒輪74。右前上節(jié)約束齒輪71與右前下節(jié)約束齒輪72相互嚙合，右后上節(jié)約束齒輪73與右后下節(jié)約束齒輪74相互嚙合。右前上節(jié)約束齒輪71焊接在右前上節(jié)連桿31上，右前下節(jié)約束齒輪72焊接在右前下節(jié)連桿25上，右后上節(jié)約束齒輪73焊接在右后上節(jié)連桿65上，右后下節(jié)約束齒輪74焊接在右后下節(jié)連桿59上，這樣，抗偏載的能力顯著提高。

如圖11所示，為單剪叉式升降平臺兩個位置的機構圖，作為與本發(fā)明的比較，它包括工作平臺d1、上滑塊d2、左擺桿d3、右擺桿d4、下滑塊d5、底架d6，工作平臺上設置滑槽c1，底架上設置滑槽c2，上滑塊上的右銷軸e1，底架上的右銷軸e2，底架上的左銷軸e3，左右擺桿的銷軸e4，平臺上的左銷軸e5組成，它的自由度f2＝3n－2pl－1ph＝3×5－2×7－1×0＝1，初始時重物的力臂為l0，當重物上升高度h時，平臺上的左側力臂保持l0不變，右側力臂從l0減小為l1，當l1=0時，重物w的重力幾乎都由平臺右側的轉動副承擔，這就說明，上滑塊上的右銷軸e1、左擺桿d3與底架上的左銷軸e3的尺寸要相對大一些。