专利名称：二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的制作方法
技术领域：
本发明涉及装载机领域，特别是一种二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机。
背景技术：
装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。传统的装载机多为液压传动式，存在着液压系统零部件加工装配要求高、寿命不长、 漏油、维护保养成本高等工程机械领域长期未能解决的问题，且现有装载机的装载执行机构多为平面机构，通过动臂液压缸的驱动实现动臂的抬升和下降，摇臂液压缸的驱动实现铲斗的翻转。由于其结构限制，这类液压装载机的动臂和铲斗均只能实现平面内单活动度的运动输出，故还必须配合行走装置才能完成铲装、抬升、卸载等装载任务。平面的可控机构式装载机亦存在这样的问题。故在环境恶劣、空间狭小的施工工地以及需要快速伊运、清障的突发事故救援现场，传统的平面装载机存在着输出动作不够灵活、作业空间有限、工作效率低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机， 由可控电机驱动，连杆传动，各零部件加工装配要求低，能有效克服液压装载机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、可靠度难保证、容易漏油等缺点，还能很好解决平面装载机只能实现平面内的轨迹输出，导致的动作不够灵活、工作空间有限、工作效率低等问题。本发明通过以下技术方案达到上述目的二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机，包括车体、动臂、铲斗、第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、第五主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机和第五伺服电机，其结构和连接方式为动臂一端通过万向节与车体连接，另一端通过第一球面副与铲斗连接。第一主动杆一端通过第一转动副与固结在车体上的第一伺服电机连接，另一端通过第二球面副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第三球面副与动臂连接。第二主动杆一端通过第二转动副与固结在车体上的第二伺服电机连接，另一端通过第四球面副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第五球面副与动臂连接。第三主动杆一端通过第三转动副与固结在车体上的第三伺服电机连接，另一端通过第六球面副与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第七球面副与铲斗连接。第四主动杆一端通过第四转动副与固结在车体上的第四伺服电机连接， 另一端通过第八球面副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第九球面副与铲斗连接。第五主动杆一端通过第五转动副与固结在车体上的第五伺服电机连接，另一端通过第十球面副与第五连杆连接，第五连杆另一端通过第十一球面副与铲斗连接。
本发明的突出优点在于1、由可控电机驱动，连杆传动，各零部件加工装配要求低，能有效克服液压装载机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、可靠度难保证、容易漏油等缺点。2、动臂能实现独立的二维转动，铲斗能实现独立的三维转动，整个装载机能实现空间五活动度的运动，机构输出轨迹灵活、工作空间大、工作效率高，能在环境恶劣、空间狭小的施工工地以及需要快速装载、清障、平整的突发事故救援现场能发挥较好作用。
图1为本发明所述二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第一结构示意图。图2为本发明所述二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第二结构示意图。图3为本发明所述二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第一种工作状态示意图。图4为本发明所述二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第二种工作状态示意图。图5为本发明所述二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第三种工作状态示意图。图6为本发明所述二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第四种工作状态示意图。图7为本发明所述二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第五种工作状态示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。对照图1和图2，二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机，包括车体1、 动臂2、铲斗3、第一主动杆4、第二主动杆6、第三主动杆8、第四主动杆10、第五主动杆12、 第一连杆5、第二连杆7、第三连杆9、第四连杆11、第五连杆13、第一伺服电机四、第二伺服电机30、第三伺服电机31、第四伺服电机32和第五伺服电机33，其结构和连接方式为动臂2 —端通过万向节34与车体4连接，另一端通过第一球面副35与铲斗3连接。第一主动杆4 一端通过第一转动副14与固结在车体1上的第一伺服电机四连接，另一端通过第二球面副15与第一连杆5连接，第一连杆5另一端通过第三球面副16与动臂2 连接。第二主动杆6 —端通过第二转动副17与固结在车体1上的第二伺服电机30连接， 另一端通过第四球面副18与第二连杆7连接，第二连杆7另一端通过第五球面副19与动臂2连接。第三主动杆8 一端通过第三转动副20与固结在车体1上的第三伺服电机31连接，另一端通过第六球面副21与第三连杆9连接，第三连杆9另一端通过第七球面副22与铲斗3连接。第四主动杆10—端通过第四转动副23与固结在车体1上的第四伺服电机32 连接，另一端通过第八球面副M与第四连杆11连接，第四连杆11另一端通过第九球面副 25与铲斗3连接。第五主动杆12 —端通过第五转动副沈与固结在车体1上的第五伺服电机33连接，另一端通过第十球面副27与第五连杆13连接，第五连杆13另一端通过第十一球面副观与铲斗3连接。对照图3，二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机在第一伺服电机四、第二伺服电机30、第三伺服电机31、第四伺服电机32、第五伺服电机33的联合驱动下实现正前方铲装作业的工作状态示意图。对照图4，二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机在第一伺服电机四、第二伺服电机30、第三伺服电机31、第四伺服电机32、第五伺服电机33的联合驱动下实现铲斗右旋状态下的铲装作业的工作状态示意图。对照图5，二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机在第一伺服电机四、第二伺服电机30、第三伺服电机31、第四伺服电机32、第五伺服电机33的联合驱动下实现铲斗左旋状态下的铲装作业的工作状态示意图。对照图6，二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机在第一伺服电机四、第二伺服电机30、第三伺服电机31、第四伺服电机32、第五伺服电机33的联合驱动下实现前方举升作业的工作状态示意图。对照图7，二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机在第一伺服电机四、第二伺服电机30、第三伺服电机31、第四伺服电机32、第五伺服电机33的联合驱动下实现右前方卸料作业的工作状态示意图。
权利要求
1. 二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机，包括车体、动臂、铲斗、第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、第五主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、 第四连杆、第五连杆、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机和第五伺服电机，其结构和连接方式为动臂一端通过万向节与车体连接，另一端通过第一球面副与铲斗连接，第一主动杆一端通过第一转动副与固结在车体上的第一伺服电机连接，另一端通过第二球面副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第三球面副与动臂连接，第二主动杆一端通过第二转动副与固结在车体上的第二伺服电机连接，另一端通过第四球面副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第五球面副与动臂连接，第三主动杆一端通过第三转动副与固结在车体上的第三伺服电机连接，另一端通过第六球面副与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第七球面副与铲斗连接，第四主动杆一端通过第四转动副与固结在车体上的第四伺服电机连接，另一端通过第八球面副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第九球面副与铲斗连接，第五主动杆一端通过第五转动副与固结在车体上的第五伺服电机连接，另一端通过第十球面副与第五连杆连接，第五连杆另一端通过第十一球面副与铲斗连接。
全文摘要
本发明涉及一种二维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机，包括车体、动臂、铲斗、五根主动杆、五根连杆和五台伺服电机，其动臂能实现独立的二维转动，铲斗能实现独立的三维转动，整个装载机能实现空间五活动度的运动输出。此种空间可控机构式装载机能有效克服液压装载机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、可靠度难保证、容易漏油等缺点，还能解决平面装载机只能实现平面内的轨迹输出，导致的动作不够灵活、工作空间有限、工作效率低等问题。
文档编号E02F3/43GK102561417SQ20121000782
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者张金玲, 潘宇晨, 王建亮, 王红州, 蔡敢为, 黄院星 申请人:广西大学