[發(fā)明專利]一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機構(gòu)

在審

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• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104153405A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 宋勝濤;王英;李瑞琴;高燕;李大海
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學
• 主分類號: E02F3/38
• 分類號: E02F3/38
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 李紅團

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種工程機械，特別是一種三自由度混合驅(qū)動可控挖掘機構(gòu)

背景技術(shù)

挖掘機作為一種重要的工程機械，廣泛應用于工業(yè)、交通、能源、農(nóng)田改造、水利、民用建筑、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等機械化施工方面。目前，挖掘機主要分類有液壓式和機械式兩種類型。液壓式挖掘機具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、可實現(xiàn)很多復雜動作等優(yōu)點，被廣泛采用。但是液壓挖掘機是以液壓油為傳遞動力介質(zhì)，其起動性差，容易因內(nèi)部元件磨損后產(chǎn)生泄漏，而且涉及的元件較多。同時出現(xiàn)過熱，工作無力等現(xiàn)象。因為液壓系統(tǒng)的局限性，液壓式挖掘機多為中、小型挖掘機，許多大型挖掘機還不得不采用電力驅(qū)動的機械式挖掘機。機械式挖掘機已經(jīng)有近百年的歷史，是利用機械傳動的單自由度機械式挖掘機自身結(jié)構(gòu)龐大復雜且不能完成靈活多變的挖掘動作。而已有的混合驅(qū)動可控挖掘機構(gòu)為二自由度機構(gòu)的疊加，輸入多于輸出，增加能耗，且機械系統(tǒng)較為復雜。這是工程機械領(lǐng)域一個十分棘手的問題，也是長期未能突破的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機構(gòu)，為三自由度并聯(lián)機構(gòu)，不僅能克服以往單自由度機械式挖掘機構(gòu)動作簡單，挖掘速度等難控制等缺點，還克服了已有二自由度疊加混合驅(qū)動可控挖掘機構(gòu)對輸入驅(qū)動要求多的問題。同時也克服了液壓式挖掘機構(gòu)液壓元件要求高、易產(chǎn)生漏油、可靠度難保證等不足。且采用大功率常規(guī)電機和較小功率伺服電機混合驅(qū)動，在滿足較大挖掘力要求的同時兼顧柔性化輸出，挖掘效率高、制造成本低、機械系統(tǒng)更為簡潔。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達到上述目的：一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機構(gòu)，包括挖掘手臂，正鏟式鏟斗和機架，其結(jié)構(gòu)和連接方式為：

所述挖掘機械臂為一組三自由度混合驅(qū)可控并聯(lián)機構(gòu)，通過三個驅(qū)動輸入實現(xiàn)鏟斗的三自由度輸出。由第一主桿、第三主動桿、第三主動桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿以及機架連接組成。第一主動桿一端通過第一鉸孔接在機架上，另一端通過第二鉸孔與第一連桿鉸接，第二主動桿一端鉸接在第三鉸孔上，另一端通過第四鉸孔與第二連接桿鉸接，第三主動桿一端鉸接第五鉸孔上，另一端通過第六鉸孔與第三連桿鉸接。所述的第二連桿為彎桿，中間彎折部分有第七鉸孔，另一端通過第八鉸孔與鏟斗相接，第三連桿通過第九鉸孔與鏟斗相接。所述的第一主動桿由第一常規(guī)電機驅(qū)動，所述的第二主動桿和第三主動桿分別有第一和第二伺服電機驅(qū)動。

所述機架上后部安裝有常速電機，前部安裝有第一伺服電機和第二伺服電機。機架本身可安裝在傳統(tǒng)挖掘機帶回轉(zhuǎn)平臺的輪胎式或履帶式行走機構(gòu)上，完成挖掘、回轉(zhuǎn)、卸料和整機定位與行走等工作。

本發(fā)明的突出優(yōu)點在于：

1、挖掘機構(gòu)的支鏈為三自由度混合驅(qū)動機構(gòu)，可通過計算機控制實現(xiàn)挖掘機構(gòu)在工作空間內(nèi)的復雜多變挖掘軌跡的輸出，既克服了液壓挖掘機和單自由度機械挖掘機的缺點，也克服了二自由度混合驅(qū)動機構(gòu)疊加機械系統(tǒng)對常速電機需要數(shù)量多的不足。

2、采用大功率常規(guī)電機驅(qū)動和較小功率伺服電機驅(qū)動的策略，與全伺服電機驅(qū)動的機構(gòu)相比具有更大的挖掘力和更高的可靠性。

本發(fā)明的混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機構(gòu)，既能解決傳統(tǒng)單自由度機械式挖掘機不能實現(xiàn)復雜動作的問題，又能解決液壓式挖掘機構(gòu)對零部件要求高、壽命不長、易漏油等問題，同時與二自由度混合驅(qū)動挖掘機構(gòu)相比減少了一個常規(guī)電機。整機結(jié)構(gòu)簡單緊湊，零部件加工裝配要求低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機構(gòu)的正視圖；

圖2為本發(fā)明所述混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機構(gòu)挖掘手臂結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所述混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機構(gòu)的俯視圖；

圖4為本發(fā)明所述混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機構(gòu)安裝在回轉(zhuǎn)平臺的履帶式行走機構(gòu)上的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。

對照圖1、3，一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機構(gòu)，包括挖掘手臂、正鏟式鏟斗和機架。