新型可控電鏟挖掘機構的運動學和動態(tài)靜力學研究.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有的挖掘機產品存在一些不足:傳統(tǒng)電鏟雖然作業(yè)效率高、使用壽命長、適應惡劣礦山環(huán)境,但其結構龐大復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。因此應用先進設計方法與理論對挖掘機構進行創(chuàng)新研究具有跨時代的積極意義。
　　多自由度可控機構成為了傳統(tǒng)機構和現代機器人機構在成本與性能上的良好折中:理論上將

2、傳統(tǒng)機構高速度、高承載力、高效率等優(yōu)點與機器人機構的高靈活性、高精度的優(yōu)勢較完美結合,為現代機構創(chuàng)新設計提供了新想法。本文將其應用于電鏟的挖掘機構上,不僅使運動輸出柔性化,靈活實現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的結構特點,運用約束螺旋理論確定機構的自由度,采用閉環(huán)矢量法等數學方法建立新型機構的運動數學模型,從而求出機構的

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