[發(fā)明專利]一種推土機(jī)萬向鏟機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

有效

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• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109138020B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟凡旺;趙塹;劉旭;焦圣德;韓繼斌;張光耀
• 申請（專利權(quán)）人: 山推工程機(jī)械股份有限公司
• 主分類號: E02F3/815
• 分類號: E02F3/815
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發(fā)明屬于鏟刀領(lǐng)域，公開一種推土機(jī)萬向鏟機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，包括確定萬向鏟機(jī)構(gòu)各鉸點(diǎn)初步位置，并根據(jù)各鉸點(diǎn)的初步位置初步建立萬向鏟機(jī)構(gòu)的三維動力學(xué)模型；通過可調(diào)螺桿調(diào)節(jié)鏟刀入土角，并確定滿足工藝要求的可調(diào)螺桿初始位置、行程以及鉸點(diǎn)A、B的位置；通過傾斜油缸驅(qū)動鏟刀傾斜運(yùn)動，并確定滿足工藝要求的傾斜油缸初始位置、行程以及鉸點(diǎn)C、D的位置；通過提升油缸驅(qū)動鏟刀上升、下降運(yùn)動，并確定滿足工藝要求的提升油缸初始位置、行程以及鉸點(diǎn)J、K、N、P的位置；通過兩個調(diào)角油缸中鉸點(diǎn)間距大的調(diào)角油缸回縮，驅(qū)動鏟刀調(diào)角運(yùn)動，并確定滿足工藝要求的調(diào)角油缸初始位置、行程以及鉸點(diǎn)E、F、G、H的位置。本發(fā)明能夠提高設(shè)計(jì)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鏟刀技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種推土機(jī)萬向鏟機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

推土機(jī)萬向鏟的空間自由度較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前較為常見的萬向鏟機(jī)構(gòu)形式如圖1所示，其可實(shí)現(xiàn)鏟刀的提升、旋轉(zhuǎn)、傾斜等動作。

參照圖1，該萬向鏟機(jī)構(gòu)具體包括鏟刀1、可調(diào)螺桿2、傾斜油缸3、右調(diào)角油缸4、左調(diào)角油缸5、弓型架6、左提升油缸7、右提升油缸8，其中各個部件之間的連接點(diǎn)的鉸接形式分別為：鉸點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H、Q為球鉸，鉸點(diǎn)J、K、L、M、N、P為旋轉(zhuǎn)副連接。

上述萬向鏟機(jī)構(gòu)的動作形式為：左提升油缸7與右提升油缸8為并聯(lián)油缸，當(dāng)左提升油缸7與右提升油缸8進(jìn)行伸縮動作時，能夠?qū)崿F(xiàn)鏟刀1的上下運(yùn)動；右調(diào)角油缸4與左調(diào)角油缸5為串聯(lián)油缸，當(dāng)右調(diào)角油缸4與左調(diào)角油缸5之間協(xié)調(diào)進(jìn)行一伸一縮動作時，能夠?qū)崿F(xiàn)鏟刀1的調(diào)角角度調(diào)整；當(dāng)傾斜油缸3動作時，實(shí)現(xiàn)鏟刀1左右刀尖一上一下運(yùn)動即鏟刀1的傾斜動作；調(diào)整可調(diào)螺桿2行程，能夠調(diào)節(jié)鏟刀1的入土角度。

目前的設(shè)計(jì)方法主要有兩種，一種利用二維系統(tǒng)，首先整機(jī)結(jié)構(gòu)布局，大致確定各鉸點(diǎn)的位置，沿著弓形架L、M鉸點(diǎn)連線為軸，旋轉(zhuǎn)鏟刀，鏟刀到達(dá)設(shè)計(jì)最低位置時，測量提升油缸兩鉸點(diǎn)距離為提升油缸設(shè)計(jì)最大行程，鏟刀到達(dá)設(shè)計(jì)最高位置時，此時提升油缸兩鉸點(diǎn)的距離為提升油缸設(shè)計(jì)最小行程，即完成提升油缸行程設(shè)計(jì)；鏟刀1沿著球頭Q鉸點(diǎn)X軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)左右刀角高度達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)時，分別測量傾斜油缸鉸點(diǎn)C、D距離，完成傾斜油缸行程設(shè)計(jì)；兩調(diào)角油缸為串聯(lián)油缸，工作時一伸一縮完成調(diào)角運(yùn)動，鏟刀1沿著球頭Q鉸點(diǎn)Y軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)角角度到達(dá)設(shè)計(jì)值時，測量左右調(diào)角鉸點(diǎn)E\F、G\H之間的距離，完成調(diào)角油缸行程設(shè)計(jì)；鏟刀1沿著球頭Q鉸點(diǎn)Z軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)入土角度到達(dá)設(shè)計(jì)最大最小值時，分別測量螺桿鉸點(diǎn)A、B之間的距離，完成可調(diào)螺桿行程設(shè)計(jì)。另一種方法是利用三維系統(tǒng)，在三維動力學(xué)分析軟件中建立萬向鏟模型，利用油缸驅(qū)動模型運(yùn)動，分別仿真提升下降運(yùn)動、傾斜運(yùn)動、調(diào)角運(yùn)動、調(diào)整入土角運(yùn)動，分別測量各設(shè)計(jì)參數(shù)值，當(dāng)各運(yùn)動達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，測量油缸行程，完成油缸及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

但是上述兩種設(shè)計(jì)方法均存在不能夠做到流程化設(shè)計(jì)，每次均需要重新設(shè)計(jì)，導(dǎo)致萬向鏟設(shè)計(jì)效率低下，且上述兩種設(shè)計(jì)方法均存在過約束問題，如調(diào)角極限位置時，鏟刀傾斜，兩個調(diào)角油缸會產(chǎn)生同時伸長或縮短的運(yùn)動位移，而此時兩調(diào)角油缸都已到極限位置時，一調(diào)角油缸最短，另一調(diào)角最長，兩油缸均無法運(yùn)動，造成機(jī)構(gòu)過約束并產(chǎn)生巨大內(nèi)力，導(dǎo)致萬向鏟被破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種推土機(jī)萬向鏟機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)萬向鏟設(shè)計(jì)的流程化，提高設(shè)計(jì)效率。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種推土機(jī)萬向鏟機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

S10、確定萬向鏟機(jī)構(gòu)各鉸點(diǎn)的初步位置，并根據(jù)各鉸點(diǎn)的初步位置，通過三維動力學(xué)軟件初步建立萬向鏟機(jī)構(gòu)的三維動力學(xué)模型；

S20、通過所述三維動力學(xué)模型的可調(diào)螺桿調(diào)節(jié)鏟刀入土角，并確定滿足工藝要求的所述可調(diào)螺桿的初始位置、可調(diào)行程以及所述可調(diào)螺桿的鉸點(diǎn)A、B的位置；