新型可控電鏟挖掘機構(gòu)的運動學(xué)和動態(tài)靜力學(xué)研究.pdf

1、挖掘機作為露天礦不可或缺的開采裝備,用于礦山的表面物剝離與礦石采裝作業(yè),發(fā)展空間十分廣闊?，F(xiàn)有的挖掘機產(chǎn)品存在一些不足:傳統(tǒng)電鏟雖然作業(yè)效率高、使用壽命長、適應(yīng)惡劣礦山環(huán)境,但其結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜且挖掘動作笨拙單一;傳統(tǒng)液壓鏟盡管動作靈活、液壓零部件的精度高,但其維護成本大且壽命短。因此應(yīng)用先進設(shè)計方法與理論對挖掘機構(gòu)進行創(chuàng)新研究具有跨時代的積極意義。
　　多自由度可控機構(gòu)成為了傳統(tǒng)機構(gòu)和現(xiàn)代機器人機構(gòu)在成本與性能上的良好折中:理論上將

2、傳統(tǒng)機構(gòu)高速度、高承載力、高效率等優(yōu)點與機器人機構(gòu)的高靈活性、高精度的優(yōu)勢較完美結(jié)合,為現(xiàn)代機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計提供了新想法。本文將其應(yīng)用于電鏟的挖掘機構(gòu)上,不僅使運動輸出柔性化,靈活實現(xiàn)各種挖掘動作的同時避免傳統(tǒng)液壓鏟的零件壽命短、可靠性不高、易漏油等問題。本文主要完成以下幾個方面的研究工作:
　　(1)介紹了新型電鏟挖掘機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點,運用約束螺旋理論確定機構(gòu)的自由度,采用閉環(huán)矢量法等數(shù)學(xué)方法建立新型機構(gòu)的運動數(shù)學(xué)模型,從而求出機構(gòu)的

3、位置、速度及加速度的正逆解,并對其進行數(shù)值驗證。
　　(2)借助工作空間邊界的約束條件和隱函數(shù)存在定理獲取并繪出該并聯(lián)機構(gòu)的可達(dá)工作空間,同時利用上一章求解得到的雅可比矩陣,分析機構(gòu)的奇異位形。
　　(3)基于新型三自由度的并聯(lián)機構(gòu)運動分析的基礎(chǔ)上,利用達(dá)朗貝爾原理將瞬時力系轉(zhuǎn)化為靜力系,建立動態(tài)靜力學(xué)模型,為下一章的動態(tài)仿真埋下伏筆。
　　(4)將應(yīng)用Pro/E軟件環(huán)境下所建立的機構(gòu)虛擬三維實體模型,導(dǎo)入到ADAMS