[发明专利]一种推土机万向铲机构设计方法

说明书

本发明属于铲刀领域，公开一种推土机万向铲机构设计方法，包括确定万向铲机构各铰点初步位置，并根据各铰点的初步位置初步建立万向铲机构的三维动力学模型；通过可调螺杆调节铲刀入土角，并确定满足工艺要求的可调螺杆初始位置、行程以及铰点A、B的位置；通过倾斜油缸驱动铲刀倾斜运动，并确定满足工艺要求的倾斜油缸初始位置、行程以及铰点C、D的位置；通过提升油缸驱动铲刀上升、下降运动，并确定满足工艺要求的提升油缸初始位置、行程以及铰点J、K、N、P的位置；通过两个调角油缸中铰点间距大的调角油缸回缩，驱动铲刀调角运动，并确定满足工艺要求的调角油缸初始位置、行程以及铰点E、F、G、H的位置。本发明能够提高设计效率。

技术领域

本发明涉及铲刀技术领域，尤其涉及一种推土机万向铲机构设计方法。

背景技术

推土机万向铲的空间自由度较多，结构复杂，目前较为常见的万向铲机构形式如图1所示，其可实现铲刀的提升、旋转、倾斜等动作。

参照图1，该万向铲机构具体包括铲刀1、可调螺杆2、倾斜油缸3、右调角油缸4、左调角油缸5、弓型架6、左提升油缸7、右提升油缸8，其中各个部件之间的连接点的铰接形式分别为：铰点A、B、C、D、E、F、G、H、Q为球铰，铰点J、K、L、M、N、P为旋转副连接。

上述万向铲机构的动作形式为：左提升油缸7与右提升油缸8为并联油缸，当左提升油缸7与右提升油缸8进行伸缩动作时，能够实现铲刀1的上下运动；右调角油缸4与左调角油缸5为串联油缸，当右调角油缸4与左调角油缸5之间协调进行一伸一缩动作时，能够实现铲刀1的调角角度调整；当倾斜油缸3动作时，实现铲刀1左右刀尖一上一下运动即铲刀1的倾斜动作；调整可调螺杆2行程，能够调节铲刀1的入土角度。

目前的设计方法主要有两种，一种利用二维系统，首先整机结构布局，大致确定各铰点的位置，沿着弓形架L、M铰点连线为轴，旋转铲刀，铲刀到达设计最低位置时，测量提升油缸两铰点距离为提升油缸设计最大行程，铲刀到达设计最高位置时，此时提升油缸两铰点的距离为提升油缸设计最小行程，即完成提升油缸行程设计；铲刀1沿着球头Q铰点X轴旋转，当左右刀角高度达到设计参数时，分别测量倾斜油缸铰点C、D距离，完成倾斜油缸行程设计；两调角油缸为串联油缸，工作时一伸一缩完成调角运动，铲刀1沿着球头Q铰点Y轴旋转，调角角度到达设计值时，测量左右调角铰点E\F、G\H之间的距离，完成调角油缸行程设计；铲刀1沿着球头Q铰点Z轴旋转，当入土角度到达设计最大最小值时，分别测量螺杆铰点A、B之间的距离，完成可调螺杆行程设计。另一种方法是利用三维系统，在三维动力学分析软件中建立万向铲模型，利用油缸驱动模型运动，分别仿真提升下降运动、倾斜运动、调角运动、调整入土角运动，分别测量各设计参数值，当各运动达到设计参数，测量油缸行程，完成油缸及机构设计。

但是上述两种设计方法均存在不能够做到流程化设计，每次均需要重新设计，导致万向铲设计效率低下，且上述两种设计方法均存在过约束问题，如调角极限位置时，铲刀倾斜，两个调角油缸会产生同时伸长或缩短的运动位移，而此时两调角油缸都已到极限位置时，一调角油缸最短，另一调角最长，两油缸均无法运动，造成机构过约束并产生巨大内力，导致万向铲被破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种推土机万向铲机构设计方法，能够实现万向铲设计的流程化，提高设计效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种推土机万向铲机构设计方法，包括以下步骤：

S10、确定万向铲机构各铰点的初步位置，并根据各铰点的初步位置，通过三维动力学软件初步建立万向铲机构的三维动力学模型；

S20、通过所述三维动力学模型的可调螺杆调节铲刀入土角，并确定满足工艺要求的所述可调螺杆的初始位置、可调行程以及所述可调螺杆的铰点A、B的位置；