全液壓鑿巖臺車鉆臂動態(tài)分析及仿真研究.pdf

1、全液壓鑿巖臺車是集機械、液壓及電氣于一體的現代化鑿巖設備，是礦山、隧道及地下工程采用鉆爆法施工的一種重要機具。全液壓鑿巖臺車不僅可以極大地減輕作業(yè)人員的體力勞動，提高鑿巖鉆孔效率，改善施工作業(yè)條件，而且在實際施工過程中更容易實現高效化和自動化。鉆臂是鑿巖臺車最核心的機構，其功能就如同鑿巖臺車的“臂膀”，鑿巖臺車只有通過鉆臂各關節(jié)的運動，才能完成定位、鑿巖等動作。因此為了提高全液壓鑿巖臺車施工的效率、穩(wěn)定性、安全性，對鉆臂的研究勢在必行。

2、本文的主要研究工作如下:(1)在深入研究全液壓鑿巖臺車鉆臂結構及組成的基礎上，依據某型號全液壓鑿巖臺車鉆臂的設計尺寸，利用Pro/E建立了鉆臂的三維模型，為后續(xù)的分析研究提供了模型基礎。
　　(2)將機器人研究中用到的運動學理論和鉆臂的運動學分析結合起來，提出了一種將坐標系固定在實體上的D-H(Denavit-Hartenberg)法的改進方法——CFDH(Coordinate Fixed Denavit-Hartenberg)法

3、。運用CFDH法建立了全液壓鑿巖臺車鉆臂的運動學方程，并利用MATLAB對鉆臂的有效工作空間進行了求解。鉆臂的運動學分析有利于更深入的了解各運動桿件的位置、方向及各關節(jié)位移之間的關系，是鉆臂動力學分析及優(yōu)化改進的基礎。
　　(3)將鉆臂三維模型導入ADAMS中，經過相應處理得到了全液壓鑿巖臺車鉆臂的虛擬樣機。對鉆臂的三個危險工況進行了動力學仿真分析，繪制出各驅動油缸的速度、加速度、受力及各鉸接點反力曲線，得到了鉆臂的動力學性能并為

4、有限元分析提供載荷信息。
　　(4)在ANSYS Workbench中對鉆臂進行結構靜力分析及模態(tài)分析。通過結構靜力分析繪制出鉆臂核心構件的應力分布云圖和位移變形圖，驗證校核了相關構件在危險工況下的強度。在結構靜力分析的基礎上對鉆臂做了模態(tài)分析，得到了鉆臂核心構件的固有頻率值和模態(tài)振型圖，驗證了相關構件在振動載荷下的穩(wěn)定性和安全性，為今后合理有效的避開共振區(qū)提供了依據。根據分析結果和實際施工中出現的問題對主臂座及推進梁進行了優(yōu)化改