CN104234096A - 由两个电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由两个电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机，它的第一、第二主动杆与机架铰接并与杆件控制机构连接；第一主动杆经第二支撑架、第二连杆与斗杆铰接；第二主动杆经第一支撑架、第一连杆、第三支撑架、第三连杆、第五连杆与铲斗铰接；第三主动杆经第六连杆与动臂铰接；轴Ⅰ有第四空套齿轮，轴Ⅲ有第二固定齿轮，轴Ⅱ有第一空套齿轮、第一固定齿轮、第二空套齿轮、第三空套齿轮，轴Ⅲ与电机连接，第二固定齿轮与第四空套齿轮和第一固定齿轮啮合，第四空套齿轮与第二空套齿轮空间啮合；第一空套齿轮和第三空套齿轮分别与第二主动杆和第一主动杆固定连接。本发明只仅两个电机，便可完成挖掘机的操作，且操作更简便，成本更低。

Description

由两个电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机

技术领域

本发明涉及一种多自由度可控式挖掘机，具体是一种工作装置仅需两电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机。

背景技术

现在挖掘机的工作量越来越大，但现在实际使用中大多是液压式挖掘机，但随着环境与能源状况的日益恶化，需要有节能减排效果明显的挖掘机来替代现行的液压挖掘机，多自由度电动挖掘机就是这样一类机械。但由于现有技术中多自由度挖掘机械需要三个电机分别驱动斗杆、铲斗和动臂，其主要缺陷是使用电机较多，操作不方便，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种由两个电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机，比现有电动挖掘机可减少一个电机，使操作更简便，成本更低。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明由两个电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机，包括回转机构2、行走装置1、机架3、铲斗28、斗杆31和动臂32，回转机构2的固定端连接行走装置1，转动端连接机架3，第一主动杆5和第二主动杆6与机架3形成铰接，同时与杆件控制机构连接；第二支撑架12与第一主动杆5另一端、第二连杆16和动臂32中部之间分别形成铰接，第二连杆16另一端与斗杆31顶部铰接；第一支撑架9与第二主动杆6另一端、第一连杆14及动臂32中部之间形成铰接；第三支撑架19与第一连杆14另一端、第三连杆23和动臂32尾部之间形成铰接；斗杆31上部与动臂32铰接；斗杆31另一端与铲斗28侧边形成铰接；第三连杆23另一端同时与第四连杆24和第五连杆26形成铰接，第四连杆24另一端与斗杆31下部形成铰接，第五连杆26另一端与铲斗28后背顶部铰接；所述第二支撑架12、第三支撑架19和第一支撑架9以及与它们连接的杆件均安装在动臂32的上方，第三主动杆36与机架3铰接并位于动臂32下方，第六连杆34两端分别与动臂32和第三主动杆36铰接；所述杆件控制机构包括轴Ⅰ39、轴Ⅱ44和轴Ⅲ57，所述轴Ⅰ39上安装有第四空套齿轮58，所述轴Ⅲ57上安装有第二固定齿轮55，所述轴Ⅱ44上从左至右依次安装第一空套齿轮43、第一固定齿轮47、第二空套齿轮48、第三空套齿轮51，第一空套齿轮43的侧边设有可接合的第一离合器46，第一离合器46安装在轴Ⅱ44上，第三空套齿轮51的两侧分别设有可择一接合的第二离合器50和第三离合器52，其中第三离合器52安装在轴Ⅱ44上，第二离合器50安装在与第二空套齿轮48固定连接的刚性连接体49上；所述轴Ⅲ57经联轴器40与电机41输出轴连接，第二固定齿轮55同时与第四空套齿轮58和第一固定齿轮47啮合，第四空套齿轮58还与第二空套齿轮48空间啮合；第一空套齿轮43和第三空套齿轮51分别与第二主动杆6和第一主动杆5固定连接。

本发明由两个电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机，所述轴Ⅰ39、轴Ⅱ44和轴Ⅲ57的两端分别通过轴承安装在杆件控制机构的机体上。

本发明多自由度可控机构式挖掘机，相比现有的可控多连杆挖掘机构，可减少一个电机，且控制操作更简便，只需三个按钮即可，功能范围和三个电机驱动的一样，节约了成本。

附图说明

图1是本发明多自由度可控机构式挖掘机的结构示意图。

图2是图1中A部放大结构示意图。

图3是图1中第二空套齿轮48、第二固定齿轮55和第四空套齿轮58的空间连接示意图。

图中：1-行走装置 2-回转机构 3-机架 4-第一绞孔 5-第一主动杆 6-第二主动杆 7-第二绞孔 8-第三绞孔 9-第一支撑架 10-第四绞孔 11-第五绞孔 12-第二支撑架 13-第六绞孔 14-第一连杆 15-第七绞孔 16-第二连杆17-第八绞孔 18-第九绞孔 19-第三支撑架 20-第十绞孔 21-第十一绞孔 22-第十二绞孔 23-第三连杆 24-第四连杆 25-第十三绞孔 26-第五连杆 27-第十四绞孔 28-铲斗 29-第十五绞孔 30-第十六绞孔 31-斗杆 32-动臂 33-第十七绞孔 34-第六连杆 35-第十八绞孔 36-第三主动杆 37-第十九绞孔 38-第一轴承 39-轴Ⅰ 40-联轴器 41-电机 42-第二轴承 43-第一空套齿轮 44-轴Ⅱ 45-第三轴承 46-第一离合器 47-第一固定齿轮 48-第二空套齿轮 49-刚性连接体 50-第二离合器 51-第三空套齿轮 52-第三离合器 53-第四轴承55-第二固定齿轮 56-第五轴承 57-轴Ⅲ 58-第四空套齿轮 59-第六轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明多自由度可控机构式挖掘机的结构作进一步说明：

本发明由两个电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机，包括回转机构2、行走装置1、机架3、铲斗28、斗杆31和动臂32，如图1所示，回转机构2的固定端连接行走装置1，转动端连接机架3，第一主动杆5和第二主动杆6通过第一绞孔4连接在机架3上，同时与杆件控制机构相连接；第一主动杆5另一端通过第五绞孔11连接在第二支撑架12上，第二支撑架12通过第六绞孔13连接第二连杆16的一端，第二支撑架12通过第七绞孔15连接在动臂32中部，第二连杆16另一端通过第十一绞孔21连接斗杆31的顶端；第二主动杆6另一端通过第三绞孔8连接在第一支撑架9上，第一支撑架9通过第四绞孔10连接第一连杆14的一端，第一支撑架9通过第二绞孔7连接在动臂32中部；第一连杆14另一端通过第九绞孔18连接在第三支撑架19上，第三支撑架19通过第十绞孔20连接第三连杆23的一端，第三支撑架19通过第八绞孔17连接在动臂32尾部；斗杆31上部通过第十二绞孔22连接在动臂32尾部；斗杆31另一端通过第十五绞孔29连接铲斗28侧边；第三连杆23另一端通过第十三绞孔25同时与第四连杆24和第五连杆26形成铰接，第四连杆24另一端通过第十六绞孔30连接在斗杆31下部，第五连杆26另一端通过第十四绞孔27与铲斗28后背顶部连接；第三主动杆36通过第十九绞孔37连接在机架3上并位于动臂32下方，第六连杆34两端分别通过第十七铰孔33和第十八绞孔35连接在动臂32和第三主动杆36上。

杆件控制机构的结构如图2和图3所示：电机41固定在机架3上，电机41通过联轴器40与轴Ⅲ57连接，轴Ⅲ57两端安装有第二轴承42和第五轴承56，第二固定齿轮55安装在轴Ⅲ57上；第二固定齿轮55分别与第一固定齿轮47和第四空套齿轮58(也可选择固定齿轮)啮合；第四空套齿轮58安装在轴Ⅰ39上，轴Ⅰ39两端安装有第一轴承38和第六轴承59；第四空套齿轮58与第二空套齿轮48空间啮合，第二空套齿轮48安装在轴Ⅱ44上；轴Ⅱ44从左至右依次安装第一空套齿轮43、第一固定齿轮47、第二空套齿轮48、第三空套齿轮51，第一空套齿轮43的侧边设有可接合的第一离合器46，第一离合器46安装在轴Ⅱ44上，第三空套齿轮51的两侧分别设有可择一接合的第二离合器50和第三离合器52，其中第三离合器52安装在轴Ⅱ44上，第二离合器50安装在与第二空套齿轮48固定连接的刚性连接体49上；第一空套齿轮43和第三空套齿轮51分别与第二主动杆6和第一主动杆5固定连接。上述所有轴承均安装在杆件控制机构的机体上。

本发明采用的离合器可以是电磁离合器、嵌入离合器、摩擦离合器等等，附图中所示离合器与齿轮均为分离状态。

本发明多自由度可控机构式挖掘机的工作原理如下：

1、电机41正转时，带动轴Ⅲ57正转，轴Ⅲ57带动第二固定齿轮55正转，进而带动与之啮合的第一固定齿轮47和第四空套齿轮58反向转动。第一固定齿轮47带动轴Ⅱ44作正向转动时，第四空套齿轮58则带动与之啮合的第二空套齿轮48反向转动。

2、第一固定齿轮47正转时，让第一离合器46与第一空套齿轮43接合，第一空套齿轮43随轴Ⅱ44正转，进而带动与之连接的第二主动杆6运动，规定此时为正向运动，反之为反向运动。

3、第一固定齿轮47正转时，第一主动杆5与第二主动杆6需同向运动时，让第三离合器52与第三空套齿轮51接合，第三空套齿轮51也随轴Ⅱ44正转，进而带动与之连接的第一主动杆5作正向运动；当第一主动杆5与第二主动杆6需反向运动时，让第二离合器50与第三空套齿轮51接合，分离第三离合器52与第三空套齿轮51，则第二空套齿轮48通过刚性连接体49将转动传给第三空套齿轮51，使其反转，第一主动杆5随之反向运动；第二离合器50和第三离合器52不可同时接合，这样会使轴Ⅱ44拧断；

4、反之亦然，可以设定常用的换向部分与第一空套齿轮43连接；

5、电机41通过上述传动控制第一主动杆5的运动，第一主动杆5通过第二支撑架12将运动传递给第二连杆16，第二连杆16通过第十二绞孔22将运动传递给斗杆31，斗杆31带动与之连接的铲斗28的升降；

6、电机41将运动传递给第二主动杆6，第二主动杆6通过第一支撑架9将运动传递给第一连杆14，第一连杆14通过第三支撑架19带动第三连杆23运动，进而通过第十三绞孔25带动第五连杆26运动，第五连杆26与第四连杆24配合带动与之连接的铲斗28翻转；

7、第三主动杆36在另一电机驱动下运动，并将运动传递给第六连杆34，进而第六连杆34带动动臂32上下摆动；

8、上述工作装置(包括包括铲斗、斗杆和动臂)均安装在机架3上，机架3安装在行走装置1上，机架3在回转机构2的带动下完成回转作业，在行走装置1的带动下完成行走作业，配合工作装置共同完成挖掘作业。

Claims (2)

1.由两个电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机，包括回转机构(2)、行走装置(1)、机架(3)、铲斗(28)、斗杆(31)和动臂(32)，其特征在于，回转机构(2)的固定端连接行走装置(1)，转动端连接机架(3)，第一主动杆(5)和第二主动杆(6)与机架(3)形成铰接，同时与杆件控制机构连接；第二支撑架(12)与第一主动杆(5)另一端、第二连杆(16)和动臂(32)中部之间分别形成铰接，第二连杆(16)另一端与斗杆(31)顶部铰接；第一支撑架(9)与第二主动杆(6)另一端、第一连杆(14)及动臂(32)中部之间形成铰接；第三支撑架(19)与第一连杆(14)另一端、第三连杆(23)和动臂(32)尾部之间形成铰接；斗杆(31)上部与动臂(32)铰接；斗杆(31)另一端与铲斗(28)侧边形成铰接；第三连杆(23)另一端同时与第四连杆(24)和第五连杆(26)形成铰接，第四连杆(24)另一端与斗杆(31)下部形成铰接，第五连杆(26)另一端与铲斗(28)后背顶部铰接；所述第二支撑架(12)、第三支撑架(19)和第一支撑架(9)以及与它们连接的杆件均安装在动臂(32)的上方，第三主动杆(36)与机架(3)铰接并位于动臂(32)下方，第六连杆(34)两端分别与动臂(32)和第三主动杆(36)铰接；所述杆件控制机构包括轴Ⅰ(39)、轴Ⅱ(44)和轴Ⅲ(57)，所述轴Ⅰ(39)上安装有第四空套齿轮(58)，所述轴Ⅲ(57)上安装有第二固定齿轮(55)，所述轴Ⅱ(44)上从左至右依次安装第一空套齿轮(43)、第一固定齿轮(47)、第二空套齿轮(48)、第三空套齿轮(51)，第一空套齿轮(43)的侧边设有可接合的第一离合器(46)，第一离合器(46)安装在轴Ⅱ(44)上，第三空套齿轮(51)的两侧分别设有可择一接合的第二离合器(50)和第三离合器(52)，其中第三离合器(52)安装在轴Ⅱ(44)上，第二离合器(50)安装在与第二空套齿轮(48)固定连接的刚性连接体(49)上；所述轴Ⅲ(7经)联轴器(40)与电机(41)输出轴连接，第二固定齿轮(55)同时与第四空套齿轮(58)和第一固定齿轮(47)啮合，第四空套齿轮(58)还与第二空套齿轮(48)空间啮合；第一空套齿轮(43)和第三空套齿轮(51)分别与第二主动杆(6)和第一主动杆(5)固定连接。

2.根据权利要求1所述由两个电机驱动的多自由度可控机构式挖掘机，其特征在于，所述轴Ⅰ(39)、轴Ⅱ(44)和轴Ⅲ(57)的两端分别通过轴承安装在杆件控制机构的机体上。