基于三自由度挖掘機機械臂系統(tǒng)的剛柔耦合動力學分析.pdf

1、機械臂作為一種平面三自由度冗余機械手，廣泛應用于空間站衛(wèi)星天線系統(tǒng)、高速車輛操作系統(tǒng)的構型、機器人與操作機械臂作業(yè)和挖掘機完成挖掘任務等。作為主要受力部件，其性能直接決定完成一項任務的成敗，而且要求高速、準確的操作以及能在惡劣環(huán)境下工作，這些對系統(tǒng)構型也提出新的要求。通過對機械臂進行動力學分析，為產品的更新?lián)Q代、新產品的研發(fā)、降低研發(fā)成本和縮短研發(fā)周期提供參考依據(jù)。
　　本文以23t液壓挖掘機機械臂為例，通過對復雜模型進行簡化，采

2、用相對笛卡爾坐標方法建立三自由度挖掘機機械臂系統(tǒng)的數(shù)學模型、動力學方程，及約束方程。通過三維建模軟件建立工作裝置的實體模型，并建立剛柔耦合系統(tǒng)的虛擬樣機仿真流程，然后結合有限元軟件Ansys和多體動力學軟件RecurDyn對整個工作裝置進行數(shù)值求解。
　　研究結果主要包括兩部分：第一部分為剛體動力學分析，得到主要受力部件大臂、斗桿和鏟斗在挖掘過程中的位移、速度、加速度及連接各部件鉸鏈的鉸點力隨時間的變化規(guī)律。第二部分為剛柔耦合動力