專利名稱：一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
挖掘機(jī)是現(xiàn)今工程機(jī)械領(lǐng)域最為重要的一種工程機(jī)械，主要對(duì)土壤、煤、泥沙以及經(jīng)過預(yù)松后的土壤和巖石進(jìn)行挖掘裝載作業(yè)，廣泛應(yīng)用于各類工程施工工作當(dāng)中，如今的大部分挖掘機(jī)都采用了液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、質(zhì)量體積小、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，但是液壓傳動(dòng)也存在著諸如，液壓元件制造精度要求高、油液容易受溫度的影響、維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜等缺點(diǎn)。隨著電機(jī)技術(shù)的日趨成熟和控制技術(shù)的提高，利用連桿傳動(dòng)替代液壓傳動(dòng)為工程機(jī)械的發(fā)展提供了新的空間。多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)利用連桿傳動(dòng)替代了傳統(tǒng)液壓挖掘機(jī)的液壓傳動(dòng)，降低了挖掘機(jī)的制造成本，同時(shí)由于連桿傳動(dòng)省去了液壓傳動(dòng)的油液管路，維護(hù)保養(yǎng)更簡(jiǎn)單，同時(shí)由于采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而使連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)也存在著各種缺點(diǎn)，有些機(jī)械式電動(dòng)挖掘機(jī)連桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但工作空間過小，有些雖然保證了工作空間，但存在著連桿傳動(dòng)部分龐大，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，重量過大，鏟斗挖掘力過小等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)，首先利用連桿傳動(dòng)取代液壓挖掘機(jī)的液壓傳動(dòng)，克服液壓傳動(dòng)挖掘機(jī)維修保養(yǎng)成本高、受溫度影響大等缺點(diǎn)，同時(shí)，還應(yīng)保證挖掘機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)桿件數(shù)目少、連桿傳動(dòng)自重小、伊斗挖掘力大等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)、斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鏟斗。所述動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)包括動(dòng)臂、第一主動(dòng)桿、第一連桿，所述動(dòng)臂通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，所述第一主動(dòng)桿一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂連接。第一主動(dòng)桿由安裝在機(jī)架上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)伺服電機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的升降。所述斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括斗桿、第二主動(dòng)桿、第二連桿、第一支撐架、第三連桿，所述第二主動(dòng)桿一端通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿一端連接，第二連桿另一端通過第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一支撐架連接，第一支撐架通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂連接，第一支撐架通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿一端連接，第三連桿另一端通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與斗桿連接，斗桿通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂連接。第二主動(dòng)桿由安裝在機(jī)架上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)伺服電機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)斗桿的擺動(dòng)。所述鏟斗通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與斗桿連接。
所述鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)支架、螺桿、頂桿、第二支撐架、拉桿，所述電機(jī)支架通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與斗桿連接，螺桿安裝在電機(jī)支架上，所述頂桿一端通過螺旋副與螺桿連接，頂桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與拉桿、第二支撐架連接，拉桿通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與鏟斗連接，第二支撐架通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與斗桿連接。所述螺桿由安裝在電機(jī)支架上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，螺桿在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，通過螺旋副推動(dòng)頂桿沿直線方向運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)鏟斗翻轉(zhuǎn)。所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)在動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)、斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的相互配合下，功能完成挖掘施工作業(yè)。本發(fā)明突出優(yōu)點(diǎn)在于1，本發(fā)明采用全新的連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅具有液壓傳動(dòng)挖掘機(jī)的工作空間大和靈活度高等優(yōu)點(diǎn)，而且克服液壓傳動(dòng)挖掘機(jī)維修保養(yǎng)成本高、受溫度影響大等缺點(diǎn)。2，該螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)，鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用螺桿傳動(dòng)，與其他可控機(jī)構(gòu)相比，鏟斗具有較大的挖掘力，同時(shí)由于鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)安裝在電機(jī)支架上，簡(jiǎn)化了連桿傳動(dòng)部分，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了傳動(dòng)部分的重量，改善了各桿及轉(zhuǎn)動(dòng)副的受力，提聞了挖掘機(jī)的動(dòng)力學(xué)性能。3，由于該螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可以方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)控化，同時(shí)由于伺服電機(jī)工作時(shí)噪聲低，降低了施工對(duì)周圍環(huán)境的噪音污染。


圖1為本發(fā)明所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)斗桿舉降機(jī)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)電機(jī)支架示意圖。圖6為本發(fā)明所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)頂桿示意圖。圖7為本發(fā)明所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)工作示意圖。
具體實(shí)施例方式以下通過附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。對(duì)照?qǐng)D1，一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架1、動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)、斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鏟斗11。對(duì)照?qǐng)D1、圖2，所述動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)包括動(dòng)臂4、第一主動(dòng)桿26、第一連桿23，所述動(dòng)臂4通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3與機(jī)架I連接，所述第一主動(dòng)桿26 —端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副2與機(jī)架I連接，另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副2與第一連桿23 —端連接，第一連桿23另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副5與動(dòng)臂4連接。第一主動(dòng)桿26由安裝在機(jī)架I上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)伺服電機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂4的升降。對(duì)照?qǐng)D1、圖3，所述斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括斗桿8、第二主動(dòng)桿27、第二連桿24、第一支撐架21、第三連桿19，所述第二主動(dòng)桿27 —端通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副29與機(jī)架I連接，另一端通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副28與第二連桿24 —端連接，第二連桿24另一端通過第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副22與第一支撐架21連接，第一支撐架21通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副6與動(dòng)臂4連接，第一支撐架21通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副20與第三連桿19 一端連接，第三連桿19另一端通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副18與斗桿8連接，斗桿8通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副7與動(dòng)臂4連接。第二主動(dòng)桿27由安裝在機(jī)架上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)伺服電機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)斗桿8的擺動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D1，所述鏟斗11通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副10與斗桿8連接。對(duì)照?qǐng)D1、圖4、圖5、圖6、圖7，所述鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)支架16、螺桿15、頂桿 14、第二支撐架30、拉桿13，所述電機(jī)支架16通過第i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副17與斗桿8連接，螺桿15安裝在電機(jī)支架16上，所述頂桿14 一端通過螺旋副32與螺桿15連接，頂桿14另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副31與拉桿13、第二支撐架30連接，拉桿13通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副12與鏟斗11連接，第二支撐架30通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副9與斗桿8連接。所述螺桿15由安裝在電機(jī)支架16上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，螺桿15在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，通過螺旋副32推動(dòng)頂桿14沿直線方向運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)鏟斗11翻轉(zhuǎn)。對(duì)照?qǐng)D1、圖8，所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)在動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)、斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的相互配合下，功能完成挖掘施工作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)、斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鏟斗，其特征在于 所述動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)包括動(dòng)臂、第一主動(dòng)桿、第一連桿，所述動(dòng)臂通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，所述第一主動(dòng)桿一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂連接， 所述斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括斗桿、第二主動(dòng)桿、第二連桿、第一支撐架、第三連桿，所述第二主動(dòng)桿一端通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿一端連接，第二連桿另一端通過第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一支撐架連接，第一支撐架通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂連接，第一支撐架通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿一端連接，第三連桿另一端通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與斗桿連接，斗桿通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂連接， 所述鏟斗通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與斗桿連接， 所述鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)支架、螺桿、頂桿、第二支撐架、拉桿，所述電機(jī)支架通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與斗桿連接，螺桿安裝在電機(jī)支架上，所述頂桿一端通過螺旋副與螺桿連接，頂桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與拉桿、第二支撐架連接，拉桿通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與鏟斗連接，第二支撐架通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與斗桿連接。
2.對(duì)照權(quán)利要求1，所述一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)，其特征在于第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿均由安裝在機(jī)架上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，螺桿由安裝在電機(jī)機(jī)架上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
一種螺桿傳動(dòng)多自由度可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)、斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鏟斗。所述動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)主要控制動(dòng)臂的升降，所述斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)控制斗桿繞動(dòng)臂擺動(dòng)，所述鏟斗安裝在斗桿上，由鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制鏟斗繞斗桿的翻轉(zhuǎn)，所述動(dòng)臂抬升機(jī)構(gòu)、斗桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)均由安裝在機(jī)架上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由安裝在斗桿上的伺服電機(jī)通過螺桿傳動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，本發(fā)明采用了全新連桿機(jī)構(gòu)取代了傳統(tǒng)挖掘機(jī)中的液壓傳動(dòng)，避免了液壓系統(tǒng)制造成本高，維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜等缺點(diǎn)，同時(shí)由于鏟斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了螺桿傳動(dòng)，鏟斗挖掘力大，傳動(dòng)桿件數(shù)量少，避免了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自量過大等缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02F3/43GK103015472SQ20121058300
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者蔡敢為, 張 林, 潘宇晨, 黃院星, 高德中, 王小純 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)