CN105525638A - 一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机 - Google Patents

Abstract

一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机，该挖掘机的动臂一端安装在机架上，动臂另一端铰接在斗杆上，斗杆一端铰接在铲斗上，另一端与第三斗杆连杆一端铰接，第三斗杆连杆另一端铰接在第二斗杆连杆上，第二斗杆连杆一端安装在动臂上，另一端与第一斗杆连杆一端铰接，另一端与斗杆驱动杆一端铰接，斗杆驱动杆另一端连接在机架上，电动推杆一端安装在斗杆上，电动推杆另一端与三角连接板的第一端铰接，三角连接板的第二端与铲斗连杆一端连接，铲斗连杆另一端连接在铲斗上。本发明将用连杆传动代替了传统挖掘机的液压传动，克服了液压元件的制造精度要求较高、装配要求严格、维修业较困难，工作油液的黏度受温度的影响较大，以及油液泄露的缺点。

Description

一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机

技术领域

本发明专利属于挖掘机领域，特别是一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机。

背景技术

挖掘机械是工程建筑机械的主要机种之一，是进行土方工程作业的主要机械设备。挖掘机早期多用于大型工程项目，如挖掘河道、矿山开采等，重型挖掘机得到了广泛的运用，到了20世纪80-90年代小型机械设备在市政工程、交通管道等施工中发挥了较大优势并得以迅速发展，随着我国城镇化进程向深度和广度的发展，道路和市政设施的修缮维护这种小型工程项目增多，这些小型工程不仅要求施工时间短、而且要求施工机械对周围环境影响小、安全、低污染、回转半径小、便于运输以及具有城市景色相协调的外观，传统的大型挖掘机不能够满足这些要求，已经广泛被小型挖掘机取代，小型挖掘机在城市狭小的工作空间内能够最大限度地发挥其生产能力，且还能满足环保、美观等要求，具有独特的优越性。

可控机构是现代机构学研究的前沿领域，它具有柔性好，输出运动精度高，运行速度快，承载能力强等诸多优势，可控机构包括可调机构、变输入机构和混合驱动机构，变输入机构是指单自由度机构的驱动装置由微机控制的伺服电机取代定速电动机，从而改善从动件运动特性，混合输入机构是利用不同性质的电机(常数电机和伺服电机)来驱动，在机械性能和成本上有个良好的折中，以适应工作柔性特征，能很好的满足现代机械可控、可调的要求，在柔性生产的时代，混合驱动机构有很大的应用空间。

单斗挖掘机有机械传动和液压传动两种，现在中小型挖掘机中普遍采用的是液压传动。由于液压元件的制造精度要求较高、装配要求严格、维修业较困难，工作油液的黏度受温度的影响较大，以及油液泄露，会影响挖掘机工作的平稳性和工作效率。而且其他的挖掘机机器普遍将电机安装在关节处，这样会导致挖掘机工作装置转动惯量大，易产生残余振动、动力学性能差，传动效率低。

发明内容

本发明专利公开了一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机，对现有的液压式单斗挖掘机进行了改进，采用了机械式传动，并且将两个电机安装在机架上，通过连杆传动控制挖掘机的动臂和斗杆，另外采用了一个电动推杆，用于控制铲斗的转角，克服了液压挖掘机中液压元件的制造精度要求较高、装配要求严格、维修业较困难，工作油液的黏度受温度的影响较大，以及油液泄露的缺点，而且将两个电机安装在机架上，克服了挖掘机工作装置转动惯量大，易产生残余振动、动力学性能差，传动效率低的缺点，具有容易控制、反应灵敏、制造维修成本低的优点。

本发明专利通过以下技术方案实现以上功能：

一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机，包括机架、小车、动臂、斗杆、铲斗、动臂驱动杆、动臂连杆、斗杆驱动杆、第一斗杆连杆、第二斗杆连杆、第三斗杆连杆、电动推杆、三角连接板以及铲斗连杆，

所述机架通过第一转动副安装在小车上，

所述动臂一端通过第二转动副安装在机架上，动臂另一端通过第三转动副铰接在斗杆上，斗杆一端通过第四转动副铰接在铲斗上，斗杆另一端通过第十二转动副与第三斗杆连杆一端铰接，第三斗杆连杆另一端通过第十一转动副铰接在第二斗杆连杆上，第二斗杆连杆一端通过第九转动副安装在动臂上，第二斗杆连杆另一端通过第十转动副与第一斗杆连杆一端铰接，第一斗杆连杆另一端通过第八转动副与斗杆驱动杆一端铰接，斗杆驱动杆另一端通过第六转动副连接在机架上，

所述电动推杆一端通过第十四转动副安装在斗杆上，电动推杆另一端通过第十五转动副与三角连接板的第一端铰接，三角连接板的第二端通过第十六转动副与铲斗连杆一端连接，铲斗连杆另一端通过第十七转动副连接在铲斗上，三角连接板的第三端通过第十三转动副安装在斗杆上，

所述动臂连杆通过第十八转动副连接在动臂上，动臂连杆另一端通过第七转动副与动臂驱动杆一端连接，动臂驱动杆另一端通过第五转动副连接在机架上。

还包括第一减速器、第二减速器、第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机安装在第一减速器的输入端，第一减速器的输出端通过第五转动副与动臂驱动杆连接，第二伺服电机安装在第二减速器的输入端，第二减速器的输出端通过第二转动副与动臂连接。

本发明专利突出优点在于：

1、本发明专利采用了混合驱动的可控机构，可通过两台伺服电机以及一个电动推杆实现对挖掘机工作装置进行控制，可以实现柔性化运动和可编程智能化工作，不仅使其具有传统挖掘机的全部功能，而且提高了机构运动的稳定性和工作效率。

2、本发明专利将电机安装在小车上，克服了现有的移动操作机械臂将电机安装在关节上，所产生的刚性差、转动量大，反应不灵敏，易产生残余振动，关节误差容易积累等缺点，具有结构简单，成本低廉等优点。

3、本发明将用连杆传动代替了传统挖掘机的液压传动，克服了液压元件的制造精度要求较高、装配要求严格、维修业较困难，工作油液的黏度受温度的影响较大，以及油液泄露的缺点。

附图说明

图1为本发明专利所述一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机的构件连接示意图。

图2为本发明专利所述一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机的转动副示意图。

图3为本发明专利所述一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机的提升工况示意图。

图4为本发明专利所述一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机的挖掘工况示意图。

图5为本发明专利所述一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机的选装工况示意图。

具体实施方式

一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机，包括机架11、小车8、动臂6、斗杆2、铲斗17、动臂驱动杆15、动臂连杆16、斗杆驱动杆7、第一斗杆连杆5、第二斗杆连杆4、第三斗杆连杆3、电动推杆1、三角连接板18以及铲斗连杆19，

所述机架11通过第一转动副29安装在小车8上，

所述动臂6一端通过第二转动副37安装在机架11上，动臂6另一端通过第三转动副21铰接在斗杆2上，斗杆2一端通过第四转动副33铰接在铲斗17上，斗杆2另一端通过第十二转动副22与第三斗杆连杆3一端铰接，第三斗杆连杆3另一端通过第十一转动副24铰接在第二斗杆连杆4上，第二斗杆连杆4一端通过第九转动副23安装在动臂上6，第二斗杆连杆4另一端通过第十转动副25与第一斗杆连杆5一端铰接，第一斗杆连杆5另一端通过第八转动副27与斗杆驱动杆7一端铰接，斗杆驱动杆7另一端通过第六转动副28连接在机架11上，

所述电动推杆1一端通过第十四转动副20安装在斗杆2上，电动推杆1另一端通过第十五转动副36与三角连接板18的第一端铰接，三角连接板18的第二端通过第十六转动副35与铲斗连杆19一端连接，铲斗连杆19另一端通过第十七转动副34连接在铲斗上，三角连接板18的第三端通过第十三转动副32安装在斗杆上，

所述动臂连杆16通过第十八转动副26连接在动臂6上，动臂连杆16另一端通过第七转动副31与动臂驱动杆15一端连接，动臂驱动杆15另一端通过第五转动副30连接在机架11上。

还包括第一减速器、第二减速器、第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机12安装在第一减速器14的输入端，第一减速器14的输出端通过第五转动副30与动臂驱动杆15连接，第二伺服电机9安装在第二减速器10的输入端，第二减速器10的输出端通过第二转动副37与动臂6连接。

作业过程：小车移动到目标物体前一定范围内，两个伺服电机同时工作，控制铲斗下降到预定位置后，两个伺服电机和电动推杆一起工作，控制铲斗完成挖掘工况，完成挖掘工况后，两个伺服电机工作，提升铲斗到预定位置停止，挖掘机行驶到物料房子位置后，两个伺服电机工作，控制铲斗下降到一定的预定位置后，两个伺服电机和电动推杆一起工作，控制铲斗完成卸料工况，完成一个周期的工作工作。所述电动推杆1由自身中的一台电机控制。

Claims (2)

1.一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机，其特征在于，包括机架、小车、动臂、斗杆、铲斗、动臂驱动杆、动臂连杆、斗杆驱动杆、第一斗杆连杆、第二斗杆连杆、第三斗杆连杆、电动推杆、三角连接板以及铲斗连杆，

所述机架通过第一转动副安装在小车上，

所述动臂一端通过第二转动副安装在机架上，动臂另一端通过第三转动副铰接在斗杆上，斗杆一端通过第四转动副铰接在铲斗上，斗杆另一端通过第十二转动副与第三斗杆连杆一端铰接，第三斗杆连杆另一端通过第十一转动副铰接在第二斗杆连杆上，第二斗杆连杆一端通过第九转动副安装在动臂上，第二斗杆连杆另一端通过第十转动副与第一斗杆连杆一端铰接，第一斗杆连杆另一端通过第八转动副与斗杆驱动杆一端铰接，斗杆驱动杆另一端通过第六转动副连接在机架上，

所述电动推杆一端通过第十四转动副安装在斗杆上，电动推杆另一端通过第十五转动副与三角连接板的第一端铰接，三角连接板的第二端通过第十六转动副与铲斗连杆一端连接，铲斗连杆另一端通过第十七转动副连接在铲斗上，三角连接板的第三端通过第十三转动副安装在斗杆上，

所述动臂连杆通过第十八转动副连接在动臂上，动臂连杆另一端通过第七转动副与动臂驱动杆一端连接，动臂驱动杆另一端通过第五转动副连接在机架上。

2.一种四自由度多连杆可控机构式反铲挖掘机，其特征在于，还包括第一减速器、第二减速器、第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机安装在第一减速器的输入端，第一减速器的输出端通过第五转动副与动臂驱动杆连接，第二伺服电机安装在第二减速器的输入端，第二减速器的输出端通过第二转动副与动臂连接。