[发明专利]一种基于曲柄滑块机构的电动爬楼机构

说明书

技术领域

本发明涉及机构学领域，特别涉及一种基于曲柄滑块机构的电动式爬楼机构。

背景技术

爬楼机作为一种载物工具，在工厂、医院、学校等众多场合具有重要作用。首先作为物料装载的载体，该机构能够在人力牵引下在平路、斜坡等各种路面行进，而作为该类产品的特色——爬楼，则能够依靠单人操作，将重达数十千克至上百千克的重物运送上楼。对于货物尺寸试用性较广，小到石块、矿泉水，大到氧气瓶、冰箱等等，均可以利用这种机构在不同楼层间上下，方便了货物的运输，这种爬楼机将平路运输和爬楼结合起来，具有广泛的应用前景。目前市面上已有的爬楼机大都机械复杂性较高，且价格高昂。因此有必要采用简单机构进行设计，并不断进行尺寸优化，得到一种机理简单、操作方便、价格亲民的新型爬楼机构。

发明内容

本发明要解决的问题是研制一种传动机构为曲柄滑块机构的爬楼机构，要求其结构简单，性能可靠，节省人力，并能在单阶楼梯高170mm及以下的情况下完成爬楼任务。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种基于曲柄滑块机构的爬楼机，其大体构件包括：机架，一体式把手，载物板，车轮，电机，轮轴，刹车组件，曲柄滑块组件，小轮。

整个车身的整体布置如图1所示：车架的上部安装上一体式把手，在其中间对应的位置安装电机，曲柄滑块系统对称安装在电机的输出轴两端，再在机架后侧安装上载物板。将车轮、刹车组件穿过轮轴安装在车架上，车轮、刹车组件穿过轮轴安装在车架上。

刹车组件包括如下构件：制动杆，刹车片，小轮连杆，固定架，中间连杆。

其组成方式如图4所示：固定架固定在机架的侧板上，两端的孔通过螺栓与刹车片的通孔连接，中间连杆按图示穿过固定架，与其中心孔同心。将制动杆一端(由于制动杆为完全对称的杆件，孔可以任意选取，不作区分)的孔分别固定在中间连杆两侧的圆柱头上。接下来将制动杆另一端未固定的孔连接在刹车片的圆柱凸起上。再将小轮连杆一端孔(两端孔一样，不作区分)与中间连杆中心孔通过轮轴连接，再采用焊接等方法固接在一块。小轮通过轴连接在小轮连杆离轴远的一端上。整个刹车系统装入轮中，如图5所示，这样可以根据小轮的位置感应到下楼并及时起到刹车功能。由于刹车片的半径略小于轮辋半径，因此尽管小轮质量不大，但能在下楼时利用半径差能在大轮下楼的转动方向(图5中大轮运动方向)产生的摩擦力进行刹车的自锁，从而达到非常好的刹车效果。

曲柄滑块组件包括如下构件：输出曲柄、蹬腿、滑块。

其构成形式如图6所示，曲柄滑块组件中，输出曲柄一端(两端一样，不作区分)固接在电机的输出轴上，另一端与蹬腿的中间孔通过销连接，蹬腿的上端孔与滑块通过销连接。滑块则在机架的滑道中固定轨迹的运动。由于曲柄滑块组件对称，因此组件的连接方式与一样。

一体式把手包括如下构件：握把，外合瓣，内合瓣，延长杆。

其结构如图3所示，握把与延长杆上端固接，延长杆下端通过内合瓣和外合瓣的张紧作用固定在机架上。一体式把手的角度可以依靠外合瓣的圆柱头与内合瓣边缘的三个孔的配合方式进行调节。

图9、10、11、12介绍了该电动爬楼机的工作原理，过程分为4个阶段：

第一阶段：工人将爬楼机拖至车轮接触楼梯侧壁，此时电机开始工作，带动输出曲柄进行转动，进而通过曲柄滑块机构带动蹬腿进行运动。

第二阶段：蹬腿接触地面后将整个机构进行抬升。

第三阶段：蹬腿的运动反作用到车身，使整个车身继续向上向前运动，这个阶段车轮已经高于第一个台阶。

第四阶段：车轮接触到上一级台阶，蹬腿作收回动作，完成一个周期。

其下楼过程与此相反。

附图8将蹬腿相对于车身的轨迹绘制出来，为一个鸡蛋型的轨迹，要完成这段轨迹，应对曲柄滑块组件的尺寸进行合理配置和优化。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：本发明通过采用对称设计的曲柄滑块机构作为传动机构，使爬楼机上升过程平稳，同时该机构具有急回特性，利用该特性可以节省空行程的时间浪费，减少撑地杆接触地面时过大的冲击载荷，提高机械系统的运行效率。同时该传动机构结构十分简单，相比其它产品的机械复杂性，能减少能量传递的损失，并且大大减少了维护的成本和难度。无需使用传感器，控制难度低。

附图说明

图1电动爬楼机总体结构示意图；

图2电动爬楼机结构正面示意图；

图3一体式把手结构示意图；

图4刹车组件结构示意图；

图5刹车工作原理图；