一种单动源驱动的多自由度可控机构式挖掘的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种单动源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；第一主动杆经第一连杆与动臂铰接；第二主动杆经支撑架与第二、第三连杆铰接；第二连杆与斗杆铰接，第三连杆与第四、第五连杆铰接，第四连杆的中部与动臂铰接，另一端与第六连杆铰接，第五连杆和第六连杆同时连接换向机构，换向机构与第七连杆和第八连杆铰接；第八连杆另一端与铲斗后背顶部铰接，第七连杆另一端与斗杆下部铰接。本发明挖掘机比现有的可控多连杆挖掘机构，可减少两个电机和若干连杆，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，节约成本。
【专利说明】一种单动源驱动的多自由度可控机构式挖掘机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多自由度可控机构式挖掘机，具体是一种仅需单动源驱动的多自由度可控机构式挖掘机。
【背景技术】
[0002]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，多自由度可控机构式挖掘机就是这样一类机械。但由于多自由度可控机构式挖掘机械需要三个电机分别驱动斗杆、铲斗和动臂，且连杆过多，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】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种单动源驱动的多自由度可控机构式挖掘机，以减少电机的使用数量，简化操作，降低成本。
[0004]本发明以如下技术方案解决上述技术问题:
[0005]本发明一种单动源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33，动臂33的头部与机架3铰接，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6和第二主动杆7与机架3形成铰接，同时与杆件控制机构连接；第一主动杆6另一端与第二连杆9铰接，第二连杆9另一端与动臂33铰接；第二主动杆7另一端与支撑架13铰接，支撑架13与动臂33中部铰接并位于动臂上方，支撑架13另一端与第二连杆16和第三连杆17铰接，第二连杆16与斗杆31顶部铰接，斗杆31的另一端与铲斗28铰接，斗杆31的上部与动臂33尾部铰接；所述第三连杆17另一端同时与第五连杆22和第四连杆20铰接，第四连杆20的中部与动臂33尾部铰接，第四连杆20另一端与第六连杆23铰接，第六连杆23另一端与第五连杆22另一端呈交叉状并同时连接换向机构25 ;换向机构25包括主节点61，主节点16的两侧对称焊接有第一焊接体60和第二焊接体66，第一焊接体60和第二焊接体66的外侧分别连接可绕焊接体转动并呈对称设置的第一离合转动盘56和第二离合转动盘63，第一离合转动盘56上设有供第六连杆23穿过的第一通孔58，第二离合转动盘63上设有供第五连杆22穿过的第二通孔62 ;第一通孔58和第二通孔62内分别设有只能择一动作的锁轴器，主节点16同时与第七连杆24和第八连杆26铰接；第八连杆26另一端与铲斗28后背顶部铰接，第七连杆24另一端与斗杆31下部铰接。
[0006]本发明单动源驱动的多自由度可控机构式挖掘机，所述第一离合转动盘56和第二离合转动盘63分别通过轴承安装在第一焊接体60和第二焊接体66上。
[0007]本发明单动源驱动的多自由度可控机构式挖掘机，所述杆件控制机构包括轴I 36、轴II 41和轴III 53，所述轴I 36上安装有第四空套齿轮54，所述轴III 53上安装有第二固定齿轮51，所述轴II 41上从左至右依次安装第一空套齿轮40、第一固定齿轮44、第二空套齿轮45、第三空套齿轮48，第一空套齿轮40的侧边设有可接合的第一离合器43，第一离合器43安装在轴II 41上，第三空套齿轮48的两侧分别设有可择一接合的第二离合器47和第三离合器49，其中第三离合器49安装在轴II 41上，第二离合器47安装在与第二空套齿轮45固定连接的刚性连接体46上；所述轴III 53经联轴器37与电机38输出轴连接，第二固定齿轮51同时与第四空套齿轮54和第一固定齿轮44啮合，第四空套齿轮54还与第二空套齿轮45空间啮合；第一空套齿轮40和第三空套齿轮48分别与第一主动杆6和第二主动杆7固定连接。
[0008]本发明单动源驱动的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，可减少两个电机和若干连杆，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。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明多自由度可控机构式挖掘机的结构示意图。
[0010]图2是杆件控制机构的结构示意图。
[0011]图3是图2中的第二空套齿轮45、第二固定齿轮51和第四空套齿轮54的空间连接示意图。
[0012]图4是杆件换向机构25的放大俯视图。
[0013]图中:1-行走装置，2-回转机构，3-机架，5-第一绞孔，6-第一主动杆，7-第二主动杆，8-第二绞孔，9-第一连杆，10-第三绞孔，11-第四绞孔，12-第五绞孔，13-支撑架，14-第六绞孔,15-第七绞孔,16-第二连杆，17-第二连杆，18-第八绞孔,19-第九绞孔，20-第四连杆，21-第十绞孔，22-第五连杆，23-第六连杆，24-第七连杆，25-换向机构，26-第八连杆，27-第i^一绞孔，28-铲斗，29-第十二绞孔，30-第十三绞孔，31-斗杆，32-第十四绞孔，33-动臂，34-第十五绞孔，35-第一轴承，36-轴I，37-联轴器，38-电机，39-第二轴承，40-第一空套齿轮,41-轴II ,42-第三轴承,43-第一离合器,44-第一固定齿轮，45-第二空套齿轮，46-刚性连接体，47-第二离合器，48-第三空套齿轮，49-第三离合器，50-第四轴承，51-第二固定齿轮，52-第五轴承，53-轴III，54-第四空套齿轮，55-第六轴承，56-第一离合转动盘，57-第一锁轴器，58-第一通孔，59-第七轴承，60-第一焊接体，61-主节点，62-第二通孔，63-第二离合转动盘，64-第二锁轴器，65-第八轴承，66-第二焊接体。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0015]如图1所示，本发明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33，动臂33的头部通过第十五绞孔34与机架3铰接，回转机构2的固定端与行走装置I连接，转动端与机架3连接，第一主动杆6和第二主动杆7通过第一铰孔5与机架3形成铰接，并同时与杆件控制机构连接。第一主动杆6另一端与第二连杆9通过第二铰孔8形成铰接，第二连杆9另一端通过第三铰孔10与动臂33的中下部铰接；第二主动杆7另一端通过第四铰孔11与支撑架13铰接，支撑架13通过第七铰孔15与动臂33中部铰接并位于动臂上方，支撑架13另一端通过第六铰孔14与第二连杆16铰接，并通过第五铰孔12与第三连杆17铰接，第二连杆16另一端通过第八铰孔18与斗杆31顶部铰接，斗杆31的另一端通过第十二绞孔29与铲斗28侧边铰接，斗杆31的上部通过第十绞孔21与动臂33铰接；第三连杆17另一端通过第九绞孔19同时与第五连杆22和第四连杆20铰接，第四连杆20的中部通过第十绞孔21与动臂33尾部铰接，第四连杆20另一端通过第十四绞孔32与第六连杆23铰接，第六连杆23另一端与第五连杆22另一端呈交叉状并同时连接换向机构25。
[0016]如图4所示，换向机构25包括主节点61，主节点16的两侧对称焊接有第一焊接体60和第二焊接体66，第一焊接体60和第二焊接体66的外侧分别通过第七轴承59和第八轴承65连接可绕焊接体转动并呈对称设置的第一离合转动盘56和第二离合转动盘63，第一离合转动盘56上设有供第六连杆23穿过的第一通孔58，第二离合转动盘63上设有供第五连杆22穿过的第二通孔62 ;第一通孔58内设有可将第六连杆23锁住使其与第一离合转动盘56固定连接的第一锁轴器57，第二通孔62内设有可将第五连杆22锁住使其与第二离合转动盘63固定连接的第二锁轴器64,第一锁轴器57和第二锁轴器64只能择一动作，主节点16同时与第七连杆24和第八连杆26铰接；第八连杆26另一端与铲斗28后背顶部铰接，第七连杆24另一端与斗杆31下部铰接。
[0017]本发明采用的锁轴器可以是各种形式的离合器，它主要功能是使轴与锁轴器可处于分离状态，即轴可以在离合转盘上的通孔内滑动，也可以使轴与锁轴器锁紧相连，即轴与离合转动盘形成固定连接。
[0018]本发明采用的杆件控制机构如图2和图3所示，它包括轴I 36、轴II 41和轴11153，轴I 36安装有第四空套齿轮54 (也可选择固定齿轮)，轴III 53安装有第二固定齿轮51，轴II 41从左至右依次安装第一空套齿轮40、第一固定齿轮44、第二空套齿轮45、第三空套齿轮48，第一空套齿轮40的侧边设有可接合的第一离合器43，第一离合器43安装在轴II 41上，第三空套齿轮48的两侧分别设有可择一接合的第二离合器47和第三离合器49，其中第三离合器49安装在轴II 41上，第二离合器47安装在与第二空套齿轮45固定连接的刚性连接体46上；轴111 53经联轴器37与电机38输出轴连接，第二固定齿轮51同时与第四空套齿轮54和第一固定齿轮44啮合，第四空套齿轮54还与第二空套齿轮45空间啮合；第一空套齿轮40和第三空套齿轮48分别与第一主动杆6和第二主动杆7固定连接。
[0019]上述的离合器可以是电磁离合器、嵌入离合器、摩擦离合器等等，图中所示的离合器与齿轮均为分离状态。
[0020]本发明多自由度可控机构式挖掘机的工作原理如下:
[0021]1、电机38正转时，带动轴III 53正转，轴III 53带动第二固定齿轮51正转，进而带动与之啮合的第一固定齿轮44和第四空套齿轮54反向转动，第一固定齿轮44带动轴II 41反转，第四空套齿轮54则带动与之啮合的第二空套齿轮45正转；反之为反向运动。
[0022]2、第一固定齿轮44正转时，让第一离合器43与第一空套齿轮40接合，第一空套齿轮40随轴II 41正转，进而带动与之连接的第一主动杆6运动，规定此时为正向运动，反之为反向运动；
[0023]3、第一固定齿轮44正转时,第二主动杆7与第一主动杆6需作同向运动时,让第三离合器49与第三空套齿轮48接合，第三空套齿轮48也随轴II 41正转，进而带动与之连接的第二主动杆7正向运动；当第二主动杆7与第一主动杆6需作反向运动时，让第二离合器47与第三空套齿轮48接合，分离第三离合器49与第三空套齿轮48，则第二空套齿轮45通过刚性连接体46将转动传给第三空套齿轮48，使其反转，第二主动杆7随之反向运动；第二离合器47和第三离合器49不可同时接合，这样会使轴II 41拧断；
[0024]4、反之亦然，可以设定常用的换向部分与第一空套齿轮40连接；
[0025]5、第一主动杆6在电机38驱动下运动，并将运动传递给第一连杆9，进而第一连杆9带动动臂33上下摆动；
[0026]6、斗杆31和铲斗28由第二主动杆7驱动；第二主动杆7正向运动时，带动支撑架13正向运动,进而带动与之连接的第二连杆16和第三连杆17正向运动,第二连杆16带动斗杆31正向运动，第三连杆17带动第五连杆22正向运动，由于第四连杆20和动臂33构成了剪式机构，第三连杆17通过第四连杆20带动第六连杆23反向运动；当铲斗28与斗杆31需同向运动时，让第二锁轴器64锁紧第五连杆22，则第五连杆22带动主节点61正向运动，进而带动第七连杆24和第八连杆26正向运动，第八连杆26带动铲斗28正向运动；当韦产斗28与斗杆31需反向运动时,让第一锁轴器57锁紧第六连杆23,并将第二锁轴器64与第五连杆22分离,第六连杆23带动主节点61反向运动，则主节点61带动第七连杆24和第八连杆26反向运动，第八连杆26带动铲斗28反向运动；第二主动杆7反向运动时亦然。第一锁轴器57和第二锁轴器64不能同时锁紧，不然第七连杆24无法运动，第五连杆22和第六连杆23的长度可通过计算使其不会脱离离合器，且第五连杆22和第六连杆23在不同的平面内，且没有交点。
[0027]7、上述工作装置(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I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I的带动下完成行走作业，配合工作装置共同完成挖掘作业。
【权利要求】
1.一种单动源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33，动臂33的头部与机架3铰接，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6和第二主动杆7与机架3形成铰接，同时与杆件控制机构连接；第一主动杆6另一端与第二连杆9铰接，第二连杆9另一端与动臂33铰接；第二主动杆7另一端与支撑架13铰接，支撑架13与动臂33中部铰接并位于动臂上方，支撑架13另一端与第二连杆16和第三连杆17铰接，第二连杆16与斗杆31顶部铰接，斗杆31的另一端与铲斗28铰接，斗杆31的上部与动臂33尾部铰接；所述第三连杆17另一端同时与第五连杆22和第四连杆20铰接，第四连杆20的中部与动臂33尾部铰接，第四连杆20另一端与第六连杆23铰接，第六连杆23另一端与第五连杆22另一端呈交叉状并同时连接换向机构25 ;换向机构25包括主节点61，主节点16的两侧对称焊接有第一焊接体60和第二焊接体66，第一焊接体60和第二焊接体66的外侧分别连接可绕焊接体转动并呈对称设置的第一离合转动盘56和第二离合转动盘63，第一离合转动盘56上设有供第六连杆23穿过的第一通孔58，第二离合转动盘63上设有供第五连杆22穿过的第二通孔62 ;第一通孔58和第二通孔62内分别设有只能择一动作的锁轴器，主节点16同时与第七连杆24和第八连杆26铰接；第八连杆26另一端与铲斗后背顶部铰接，第七连杆24另一端与斗杆31下部铰接。
2.根据权利要求1所述单动源驱动的多自由度可控机构式挖掘机，其特征在于，所述第一离合转动盘56和第二离合转动盘63分别通过轴承安装在第一焊接体60和第二焊接体66上。
3.根据权利要求1或2所述单动源驱动的多自由度可控机构式挖掘机，其特征在于，所述杆件控制机构包括轴I 36、轴II 41和轴III53，所述轴I 36上安装有第四空套齿轮54，所述轴III 53上安装有第二固定齿轮51，所述轴II 41上从左至右依次安装第一空套齿轮40、第一固定齿轮44、第二空套齿轮45、第三空套齿轮48，第一空套齿轮40的侧边设有可接合的第一离合器43，第一离合器43安装在轴II 41上，第三空套齿轮48的两侧分别设有可择一接合的第二离合器47和第三离合器49，其中第三离合器49安装在轴II 41上，第二离合器47安装在与第二空套齿轮45固定连接的刚性连接体46上；所述轴III 53经联轴器37与电机38输出轴连接，第二固定齿轮51同时与第四空套齿轮54和第一固定齿轮44啮合，第四空套齿轮54还与第二空套齿轮45空间啮合；第一空套齿轮40和第三空套齿轮48分别与第一主动杆6和第二主动杆7固定连接。
【文档编号】E02F3/43GK104164896SQ201410408579
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】王小纯, 王俊阳, 蔡敢为, 袁帅, 张自辉, 蒙艳玫, 黎东明, 董振, 王勇 申请人:广西大学