CN104612190A - 一种多自由度多连杆可控机构式挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自由度多连杆可控机构式挖掘机，包括行走底盘、回转平台、工作装置。所述工作装置包括大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构。所述大臂摆动机构包括大臂和摆动机构，所述斗杆举降机构包括斗杆和举降机构，所述铲斗翻转机构包括铲斗和翻转机构，本发明在各主动杆驱动状态的配合作用下，实现其动臂抬升支链、斗杆摆动支链、铲斗翻转支链相互配合运动，完成各种复杂挖掘作业，不仅具有可控机构式挖掘机的灵活性，而且连杆传动部分更加简单，各杆及连接处受力更好，降低了挖掘机构造价，适用于制造各类挖掘机及其他工程机械。

Description

一种多自由度多连杆可控机构式挖掘机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种多自由度多连杆可控机构式挖掘机。

背景技术

挖掘机是一种常见的工程机械，主要用于各种土方施工中。其中液压挖掘机是应用最广泛的一类挖掘机，但是液压系统制造成本高，易出现漏油等问题，这些都是液压式挖掘机长期存在的棘手问题。而传统单自由度机械式挖掘机，俗称“电铲”，只能实现简单且不能变化的轨迹输出，因此不能像液压式挖掘机那样在广泛的领域获得应用。

随着电机技术的发展和控制技术的提高，可控机构为工程机械提供了广阔的发展空间，由控制电机驱动的多自由度可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂和可变的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点，可控机构式挖掘机由于用多自由度连杆机构取代了液压传动，避免了液压系统加工精度要求高，维护保养成本高，容易产生漏油等问题。但是，现有可控机构式挖掘机主要依靠多自由度的连杆机构工作，以往对多自由度连杆机构进行控制，往往需要用与连杆机构自由度同等数量的控制电机进行驱动控制，大大增加了制造成本，这些缺点对多自由度可控机构在工程机械领域的应用有一定制约。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型多自由度多连杆可控机构式挖掘机，首先应具有传统液压挖掘机工作空间大、挖掘力大、受力好等优点，克服传统液压挖掘机维修保养成本高、作业噪音大、液压元件成本高、反应不够灵敏等缺点，同时，还应避免挖掘机构复杂，降低挖掘机构制造成本。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种新型多自由度多连杆可控机构式挖掘机，包括行走底盘、回转平台、工作装置。

所述回转平台通过第一转动副与行走底盘连接。

所述工作装置包括大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构。

所述大臂摆动机构由大臂和摆动机构组成，所述大臂通过第三转动副连接在回转平台上，所述摆动机构的第一主动件通过第二转动副连接在回转平台上，另一端通过第七转动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第六转动副与大臂连接。

所述斗杆举降机构由斗杆和举降机构组成，所述斗杆通过第四转动副连接在大臂上，所述举降机构的第二主动件通过第八转动副连接到回转平台上，另一端通过第九转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第十转动副与第一支撑架连接，第一支撑架通过第五转动副连接在大臂上，另一端通过第十一转动副与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第十二转动副与斗杆连接。

所述铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，所述铲斗通过第十四转动副连接到斗杆上，所述翻转机构由第三主动件、第四连杆、第二支撑架、第五连杆、第三支撑架、第六连杆、第七连杆、第八连杆组成，第三主动件一端通过第十五转动副连接到回转平台上，另一端通过第十六转动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第十七转动副连接到第二支撑架上，第二支撑架通过第五转动副连接到大臂上，第二支撑架另一端通过第十八转动副与第五连杆连接，第五连杆另一端通过第十九转动副连接到第三支撑架上，第三支撑架通过第四转动副连接到大臂上，第三支撑架另一端通过第二十转动副与第六连杆连接，第六连杆另一端通过第二十一转动副分别与第七连杆、第八连杆连接，第七连杆另一端通过第十三转动副与斗杆连接，第八连杆另一端通过第二十二转动副与铲斗连接。

所述第一主动件、第二主动件和第三主动件分别由伺服电机驱动。

所述工作装置、伺服电机和驾驶室均安装在回转平台上，回转平台安装在行走底盘上，回转平台在第一转动副的带动下完成回转作业，在行走底盘的带动下完场行走作业，挖掘机在工作装置的配合下，共同完成挖掘作业。

本发明的突出优点在于：

1、本发明利用连杆传动替代液压传动，解决了传统挖掘机保养成本高，液压元件成本高，作业噪音大等缺点；

2、本发明采用新型多连杆机构，简化了连杆传动部分，同时斗杆举降机构中的第一支撑架以及大臂摆动机构中的第二支撑架、第三支撑架均连接在大臂上，简化了连杆机构，不仅大大降低了可控挖掘机构的造价，而且保证了机构的工作空间，该发明及技术更加适用于制造各类挖掘机及其他工程机械；

3、此新型挖掘机构主动件驱动方式灵活多变，可选用伺服电机驱动，混合驱动等驱动形式，不仅环保，而且易于实现远程控制，降低工人劳动强度等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的行走底盘示意图。

图3为本发明的回转平台示意图。

图4为本发明的大臂摆动机构示意图。

图5为本发明的斗杆举降机构示意图。

图6为本发明的铲斗翻转机构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1，本发明所述的一种新型多自由度多连杆可控机构式挖掘机，包括行走底盘1、回转平台2、工作装置。

对照图2和图3，所述回转平台2通过第一转动副23与行走底盘1连接。

对照图1、图4、图5和图6，所述工作装置包括大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构。

对照图1和图4，所述大臂摆动机构由大臂5和摆动机构组成，所述大臂5通过第三转动副25连接在回转平台2上，所述摆动机构的第一主动件3通过第二转动副24连接在回转平台2上，另一端通过第七转动副29与第一连杆4连接，第一连杆4另一端通过第六转动副28与大臂5连接。

对照图1和图5，所述斗杆举降机构由斗杆6和举降机构组成，所述斗杆6通过第四转动副26连接在大臂5上，所述举降机构的第二主动件19通过第八转动副30连接到回转平台2上，另一端通过第九转动副31与第二连杆17连接，第二连杆17另一端通过第十转动副32与第一支撑架14连接，第一支撑架14通过第五转动副27连接在大臂5上，另一端通过第十一转动副33与第三连杆13连接，第三连杆13另一端通过第十二转动副34与斗杆6连接。

对照图1和图6，所述铲斗翻转机构由铲斗8和翻转机构组成，所述铲斗8通过第十四转动副36连接到斗杆6上，所述翻转机构由第三主动件18、第四连杆16、第二支撑架15、第五连杆12、第三支撑架11、第六连杆10、第七连杆7、第八连杆9组成，第三主动件18一端通过第十五转动副37连接到回转平台2上，另一端通过第十六转动副38与第四连杆16连接，第四连杆16另一端通过第十七转动副39连接到第二支撑架15上，第二支撑架15通过第五转动副27连接到大臂5上，第二支撑架15另一端通过第十八转动副40与第五连杆12连接，第五连杆12另一端通过第十九转动副41连接到第三支撑架11上，第三支撑架11通过第四转动副26连接到大臂5上，第三支撑架11另一端通过第二十转动副42与第六连杆10连接，第六连杆10另一端通过第二十一转动副43分别与第七连杆7、第八连杆9连接，第七连杆7另一端通过第十三转动副35与斗杆6连接，第八连杆9另一端通过第二十二转动副44与铲斗8连接。

对照图3，所述第一主动件3、第二主动件19和第三主动件18分别由伺服电机22、21、20驱动。

对照图1，所述工作装置、伺服电机22、21、20和驾驶室均安装在回转平台2上，回转平台2安装在行走底盘1上，回转平台2在第一转动副23的带动下完成回转作业，在行走底盘1的带动下完成行走作业，挖掘机在工作装置的配合下，共同完成挖掘作业。

Claims (1)

1.一种多自由度多连杆可控机构式挖掘机，包括行走底盘、回转平台、工作装置，其特征在于：

所述回转平台通过第一转动副与行走底盘连接；

所述工作装置包括大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构；

所述大臂摆动机构由大臂和摆动机构组成，所述大臂通过第三转动副连接在回转平台上，所述摆动机构的第一主动件通过第二转动副连接在回转平台上，另一端通过第七转动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第六转动副与大臂连接；

所述斗杆举降机构由斗杆和举降机构组成，所述斗杆通过第四转动副连接在大臂上，所述举降机构的第二主动件通过第八转动副连接到回转平台上，另一端通过第九转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第十转动副与第一支撑架连接，第一支撑架通过第五转动副连接在大臂上，另一端通过第十一转动副与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第十二转动副与斗杆连接；

所述铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，所述铲斗通过第十四转动副连接到斗杆上，所述翻转机构由第三主动件、第四连杆、第二支撑架、第五连杆、第三支撑架、第六连杆、第七连杆、第八连杆组成，第三主动件一端通过第十五转动副连接到回转平台上，另一端通过第十六转动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第十七转动副连接到第二支撑架上，第二支撑架通过第五转动副连接到大臂上，第二支撑架另一端通过第十八转动副与第五连杆连接，第五连杆另一端通过第十九转动副连接到第三支撑架上，第三支撑架通过第四转动副连接到大臂上，第三支撑架另一端通过第二十转动副与第六连杆连接，第六连杆另一端通过第二十一转动副分别与第七连杆、第八连杆连接，第七连杆另一端通过第十三转动副与斗杆连接，第八连杆另一端通过第二十二转动副与铲斗连接；

所述第一主动件、第二主动件和第三主动件分别由伺服电机驱动。