一种推土机万向铲机构设计方法技术

本发明专利技术属于铲刀领域，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。本发明专利技术能够提高设计效率。

A Design Method for Universal Shovel Mechanism of Bulldozer

The invention belongs to the field of shovel cutter, and discloses a design method of universal shovel mechanism of bulldozer, which includes determining the initial positions of each hinge point of the universal shovel mechanism, establishing a three-dimensional dynamic model of the universal shovel mechanism preliminarily according to the initial positions of each hinge point, adjusting the angle of shovel cutter into soil by adjustable screw, and determining the initial position, stroke and position of the hinge points A and B which meet the technological requirements. Position; Drive the shovel blade tilting motion by tilting cylinder, and determine the initial position, stroke and hinge C, D positions of the tilting cylinder meeting the technical requirements; Drive the shovel blade up and down motion by lifting cylinder, and determine the initial position, stroke and hinge J, K, N, P positions of the lifting cylinder meeting the technical requirements; Adjust the angle by large distance between the hinge points in the two angle-adjusting cylinders. The cylinder retracts and drives the blade to adjust the angle, and determines the initial position, stroke of the cylinder and the positions of the hinge points E, F, G and H which meet the technological requirements. The invention can improve the design efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种推土机万向铲机构设计方法
本专利技术涉及铲刀
，尤其涉及一种推土机万向铲机构设计方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用以下技术方案：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；S30、通过所述三维动力学模型的倾斜油缸驱动铲刀倾斜运动，并确定满足工艺要求的所述倾斜油缸的初始位置、所述倾斜油缸的行程以及所述倾斜油缸的铰点C、D的位置；S40、通过所述三维动力学模型的提升油缸驱动铲刀上升、下降运动，并确定满足工艺要求的所述提升油缸的初始位置、所述提升油缸的行程以及所述提升油缸的铰点J、K、N、P的位置；S50、通过所述三维动力学模型的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所述调角油缸的初始位置、所述调角油缸的行程以及所述调角油缸的铰点E、F、G、H的位置。作为优选，所述步骤S20包括：S201、获取所述铲刀入土角在设计初始值、最大设计值以及最小设计值时，可调螺杆的铰点A、B之间的距离；S202、根据所述铲刀入土角在设计初始值、最大设计值以及最小设计值时铰点A、B之间的距离，计算所述可调螺杆的初始位置和可调行程，并通过三维动力学软件获取所述可调螺杆的铰点A、B的位置；S203、判断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的位置是否满足工艺要求，如果满足，则作为最终的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；如果不满足，则调整所述可调螺杆的初始位置，并返回步骤S201。作为优选，所述步骤S30包括：S301、获取所述铲刀倾斜高度在水平位置、左倾斜高度最大位置以及右倾斜高度最大位置时，所述倾斜油缸的铰点C、D之间的距离；S302、根据所述铲刀倾斜高度在水平位置、左倾斜高度最大位置以及右倾斜高度最大位置时铰点C、D之间的距离，计算所述倾斜油缸的初始位置、所述倾斜油缸的行程以及所述倾斜油缸的铰点C、D的位置；S303、判断所述倾斜油缸的初始位置、所述倾斜油缸的行程以及所述倾斜油缸的铰点C、D的位置是否满足工艺要求，如果满足，则作为最终的倾斜油缸的初始位置、所述倾斜油缸的行程以及所述倾斜油缸的铰点C、D的位置；如果不满足，则调整所述倾斜油缸的初始位置，并返回步骤S301。作为优选，所述步骤S301之前还包括：S300、调整可调螺杆，使其处于满足工艺要的初始位置。作为优选，所述步骤S40包括：S401、获取所述铲刀提升高度在地面位置、提升最高位置以及下降最深位置时，其中一个所述提升油缸的铰点J、K之间以及另一个所述提升油缸的铰点N、P之间的距离；S402、根据所述铲刀提升高度在地面位置、提升最高位置以及下降最深位置时铰点J、K之间以及N、P之间的距离，计算所述提升油缸的初始位置、所述提升油缸的行程以及所述提升油缸的铰点J、K以及N、P的位置；S403、判断所述提升油缸的初始位置、所述提升油缸的行程以及所述提升油缸的铰点J、K以及N、P的位置是否满足工艺要求，如果满足，则作为最终的提升油缸的初始位置、所述提升油缸的行程以及所述提升油缸的铰点J、K以及N、P的位置；如果不满足，则调整两个所述提升油缸的初始位置，并返回步骤S401。作为优选，所述步骤S401之前还包括：S400、调整倾斜油缸的初始长度，使铲刀的刀板处于水平位置。作为优选，所述步骤S50包括：S501、获取两个所述调角油缸的铰点E、F之间以及G、H之间在初步位置时的距离，并根据铰点E、F之间以及G、H之间在初步位置时的距离计算调角油缸的初始位置；S502、将铰点E、F之间以及G、H之间铰点距离大的调角油缸回缩至调角最大位置，并再次测量回缩至所述调角最大位置的调角油缸的铰点之间的第一距离，根据测量的所述第一距离计算所述调角油缸的最小行程；S503、调整满足工艺要求的所述可调螺杆至最大行程，并在一个所述调角油缸回缩至调角最大位置时，测量另一个所述调角油缸的铰点之间的第二距离；S504、通过满足工艺要求的所述倾斜油缸驱动铲刀运动至左、右倾斜高度最大位置，并再次测量另一个所述调角油缸的铰点之间的第二距离，将再次测量的两个第二距离中数值最大的一个作为所述调角油缸的最大行程，计算两个所述调角油缸的铰点E、F、G、H的位置；S505、判断所述调角油缸的初始位置、调角油缸的行程以及铰点E、F、G、H的位置是否满足工艺要求，如果满足，则作为最终的调角油缸的初始位置、调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种推土机万向铲机构设计方法，其特征在于，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；S30、通过所述三维动力学模型的倾斜油缸驱动铲刀倾斜运动，并确定满足工艺要求的所述倾斜油缸的初始位置、所述倾斜油缸的行程以及所述倾斜油缸的铰点C、D的位置；S40、通过所述三维动力学模型的提升油缸驱动铲刀上升、下降运动，并确定满足工艺要求的所述提升油缸的初始位置、所述提升油缸的行程以及所述提升油缸的铰点J、K、N、P的位置；S50、通过所述三维动力学模型的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所述调角油缸的初始位置、所述调角油缸的行程以及所述调角油缸的铰点E、F、G、H的位置。

【技术特征摘要】
1.一种推土机万向铲机构设计方法，其特征在于，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；S30、通过所述三维动力学模型的倾斜油缸驱动铲刀倾斜运动，并确定满足工艺要求的所述倾斜油缸的初始位置、所述倾斜油缸的行程以及所述倾斜油缸的铰点C、D的位置；S40、通过所述三维动力学模型的提升油缸驱动铲刀上升、下降运动，并确定满足工艺要求的所述提升油缸的初始位置、所述提升油缸的行程以及所述提升油缸的铰点J、K、N、P的位置；S50、通过所述三维动力学模型的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所述调角油缸的初始位置、所述调角油缸的行程以及所述调角油缸的铰点E、F、G、H的位置。2.根据权利要求1所述的推土机万向铲机构设计方法，其特征在于，所述步骤S20包括：S201、获取所述铲刀入土角在设计初始值、最大设计值以及最小设计值时，可调螺杆的铰点A、B之间的距离；S202、根据所述铲刀入土角在设计初始值、最大设计值以及最小设计值时铰点A、B之间的距离，计算所述可调螺杆的初始位置和可调行程，并通过三维动力学软件获取所述可调螺杆的铰点A、B的位置；S203、判断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的位置是否满足工艺要求，如果满足，则作为最终的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；如果不满足，则调整所述可调螺杆的初始位置，并返回步骤S201。3.根据权利要求1所述的推土机万向铲机构设计方法，其特征在于，所述步骤S30包括：S301、获取铲刀倾斜高度在水平位置、左倾斜高度最大位置以及右倾斜高度最大位置时，所述倾斜油缸的铰点C、D之间的距离；S302、根据所述铲刀倾斜高度在水平位置、左倾斜高度最大位置以及右倾斜高度最大位置时铰点C、D之间的距离，计算所述倾斜油缸的初始位置、所述倾斜油缸的行程以及所述倾斜油缸的铰点C、D的位置；S303、判断所述倾斜油缸的初始位置、所述倾斜油缸的行程以及所述倾斜油缸的铰点C、D的位置是否满足工艺要求，如果满足，则作为最终的倾斜油缸的初始位置、所述倾斜油缸的行程以及所述倾斜油缸的铰点C、D的位置；如果不满足，则调整所述倾斜油缸的初始位置，并返回步骤S301。4.根据权利要求3所述的推土机万向铲机构设计方法，其特征在于，所述步骤S301之前还包括：S300、调整可调螺杆，使其处于满足工艺要的初始位置。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡旺，赵堑，刘旭，焦圣德，韩继斌，张光耀，
申请(专利权)人：山推工程机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37