工作装置结构件及作业机械的制作方法

1.本实用新型涉及作业机械技术领域，尤其涉及一种工作装置结构件及作业机械。


背景技术：

2.工作装置结构件是液压挖掘机的重要组成部分，其中，动臂、斗杆、铲斗等统称为工作装置结构件。
3.现有技术中，工作装置结构件自重较大，造成转动阻力大、提升液压机构的工作效率低、挖掘机整机的质心过高。通过结构轻量化设计可有效改善挖掘机工作的能耗、效率。
4.因此，如何实现作业机械工作装置结构件的轻量化设计，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种工作装置结构件及作业机械，其能够在满足力学性能要求的基础上，满足轻量化设计的需求。
6.本实用新型的第一方面提供一种工作装置结构件，包括动臂和与所述动臂的一端相铰接的斗杆，所述动臂和所述斗杆的各个侧板上都分布有镂空结构。
7.根据本实用新型提供的工作装置结构件，所述动臂和所述斗杆的各个侧板上都分布有多个三角形镂空结构。
8.根据本实用新型提供的工作装置结构件，所述多个三角形镂空结构包括：
9.第一镂空结构组，设置在一对相对的第一侧板上，所述第一镂空结构组包括第一三角形镂空结构和分布在第一三角形镂空结构的两边侧的第二三角形镂空结构，所述第一镂空结构组为多组，并且沿侧板的长度方向分布。
10.根据本实用新型提供的工作装置结构件，所述第一三角形镂空结构为等腰三角形镂空结构，所述第二三角形镂空结构为直角三角形镂空结构。
11.根据本实用新型提供的工作装置结构件，设置在另一对相对的第二侧板上的三角形镂空结构为多个，并且沿所述第二侧板的长度和宽度方向分布。
12.根据本实用新型提供的工作装置结构件，相邻的所述三角形镂空结构之间形成肋板，多个肋板呈斜向交错结构。
13.根据本实用新型提供的工作装置结构件，所述动臂上设置有斗杆油缸支座和动臂油缸支座，所述斗杆油缸支座用于和斗杆油缸的缸座相铰接，所述动臂油缸支座用于和动臂油缸的活塞杆相铰接；其中，所述斗杆油缸支座和所述动臂油缸支座均设置于所述侧板未设置所述镂空结构的区域。
14.根据本实用新型提供的工作装置结构件，所述动臂的安装端与所述动臂油缸支座之间设置有三个三角形镂空结构，且三个三角形镂空结构沿侧板的宽度方向分布。
15.本实用新型的第二方面提供一种作业机械，包括如上任一项所述的工作装置结构件。
16.根据本实用新型提供的作业机械，所述作业机械为挖掘机。
17.有益效果：
18.一、本实用新型提供的工作装置结构件，包括动臂和与动臂的一端相铰接的斗杆，动臂和斗杆的各个侧板上都分布有镂空结构。本实用新型提供的工作装置结构件，通过在动臂和斗杆的各个侧板上设置镂空结构，能够实现动臂和斗杆的轻量化设计，而且能够保证力沿着镂空结构之间的材料进行传递，实现较好的力学性能。因此，本实用新型提供的工作装置结构件，其能够在满足力学性能要求的基础上，满足轻量化设计的需求。
19.二、本实用新型的进一步技术方案中，所述动臂和所述斗杆的各个侧板上都分布有多个三角形镂空结构。相邻的三角形镂空结构之间能够形成不同方向延伸且倾斜设置的肋板，该些肋板能够起到加强肋的作用，用于承载不同方向的载荷，因此，将镂空结构设置为三角形镂空结构，能够进一步提高动臂和斗杆的力学性能。
20.三、本实用新型还提供了一种作业机械，包括如上任一项所述的工作装置结构件。如此设置，本实用新型提供的作业机械，其工作装置结构件能够在满足力学性能要求的基础上，满足轻量化设计的需求。该有益效果的推导过程与上述工作装置结构件所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型的实施例中动臂的立体示意图；
23.图2是本实用新型的实施例中斗杆的立体示意图；
24.图3是本实用新型的实施例中工作装置结构件的立体示意图；
25.附图标记：
26.11：第一侧板；12：第二侧板；13：等腰三角形镂空结构；14：直角三角形镂空结构；15：斗杆油缸支座；16：动臂油缸支座；17：斗杆；18：动臂。
具体实施方式
27.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.请参考图1，本实用新型实施例提供的工作装置结构件，包括动臂18和与动臂18的一端相铰接的斗杆17。在一些实施例中，动臂18和斗杆17都包括四个侧板，由四个侧板围成方柱状结构。比如，在一些实施例中，动臂18和斗杆17都由一对第一侧板11和一对第二侧板12围成，一对第一侧板11相对应，具体可以为上下侧板，一对第二侧板12相对应，具体可以为左右侧板。
29.动臂18的第一端用于和作业机械的机架连接，第二端和斗杆17相铰接。本实施例中，围成动臂18和斗杆17的各个侧板上都设置有镂空结构。在一些实施例中，每对相对的两个侧板上设置的镂空结构可以相同。
30.通过设置镂空结构，能够有效降低动臂18和斗杆17的自重，而且能够保证力沿着镂空结构之间的材料进行传递，实现较好的力学性能。因此，本实用新型实施例的工作装置结构件，其能够在满足力学性能要求的基础上，满足轻量化设计的需求。
31.在一些实施例中，镂空结构的具体大小、形状、以及分布位置和数量，都可以通过结构拓扑优化方法，在动臂18和斗杆17的侧板平面内寻找到最佳的材料分布形状，以及最佳力学传递路径。运用结构拓扑优化理论获得的优化结构能够剔除材料利用率较低的局部结构，即形成上述镂空结构，从而最大程度提高材料利用率，实现工作装置结构件的轻量化设计。
32.本实施例提供的镂空结构可以采用拓扑优化方法得到，通过拓扑优化方法在动臂18和斗杆17的侧板平面内寻找到最佳的材料分布形状，以及最佳力学传递路径。然后运用结构拓扑优化理论获得的优化结构能够剔除材料利用率较低的局部结构，即形成上述镂空结构，从而最大程度提高材料利用率，实现工作装置结构件的轻量化设计。
33.在进一步的实施例中，动臂18和斗杆17的各个侧板上都分布有多个三角形镂空结构。相邻的三角形镂空结构之间能够形成不同方向延伸且倾斜设置的肋板，该些肋板能够起到加强肋的作用，用于承载不同方向的载荷，因此，将镂空结构设置为三角形镂空结构，能够进一步提高动臂18和斗杆17的力学性能。
34.在进一步的实施例中，多个三角形镂空结构包括第一镂空结构组，第一镂空结构组设置在一对相对的第一侧板11上，第一镂空结构组包括第一三角形镂空结构和分布在第一三角形镂空结构的两边侧的第二三角形镂空结构，第一镂空结构组为多组，并且沿侧板的长度方向分布。
35.比如，在动臂18和斗杆17的上侧板和下侧板上都设置有多组第一镂空结构组，比如，可沿动臂18和斗杆17的长度方向设置四组，每组第一镂空结构组都包括三个三角形镂空结构，三个三角形镂空结构沿所在侧板的宽度方向排列。三个三角形镂空结构中，较大面积的三角形镂空结构位于中间，该三角形镂空结构可以为等腰三角形镂空结构13，另外两个三角形镂空结构面积较小，位于等腰三角形镂空结构13的两等边侧位置。两侧的三角形镂空结构可以为直角三角形镂空结构14。
36.如此设置，形成的镂空结构具有较好的力学传递路径。
37.在一些实施例中，设置在另一对相对的第二侧板12上的三角形镂空结构为多个，并且沿第二侧板12的长度和宽度方向分布。该对第二侧板12可以具体为动臂18和斗杆17左右两侧的侧板。
38.相邻的三角形镂空结构之间形成肋板，多个肋板呈斜向交错结构。三角形镂空结构的边与其它三角形镂空结构的边之间能够形成长条形的肋板。肋板能够起到传递力的作用，而且通过上述拓扑优化方法，可以实现肋板的合理布置，保证肋板处于最佳位置。
39.在进一步的实施例中，动臂18上设置有斗杆油缸支座15和动臂油缸支座16，斗杆油缸支座15用于和斗杆17油缸的缸座相铰接，动臂油缸支座16用于和动臂18油缸的活塞杆相铰接。其中，斗杆油缸支座15和动臂油缸支座16均设置于侧板未设置镂空结构的区域。
40.斗杆油缸支座15和动臂油缸支座16均设置于侧板的未设置镂空结构的区域，进而能够保证斗杆油缸支座15和动臂油缸支座16的稳定性，避免该两个位置出现疲劳问题。
41.另外，在动臂18的安装端与动臂油缸支座16之间设置有三个三角形镂空结构，且三个三角形镂空结构沿侧板的宽度方向分布。如此设置，能够进一步减少动臂18用料，降低动臂18重量，且能够保证动臂18具有较高的强度。
42.本实用新型的实施例中还提供了一种作业机械，包括如上任一实施例所述的工作装置结构件。具体地，该作业机械可以为挖掘机。
43.如此设置，本实施例提供的作业机械，其工作装置结构件能够在满足力学性能要求的基础上，满足轻量化设计的需求。该有益效果的推导过程与上述工作装置结构件所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。
44.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。