可控装载机构的运动学分析与仿真

针对一种新型装载机工作装置进行了运动学分析和仿真研究。根据装载机性能要求,确定可控装载机构性能要求;利用解析法建立了运动学逆解模型,并对可控装载机构进行尺度参数设计,通过对逆运动学模型进行数值求解,获得了主动杆运动规律及电传动系统驱动参数。利用ADAMS软件建立可控装载机构虚拟样机模型,在各典型作业工况下对可控装载机构进行正运动仿真,仿真结果证明,该可控装载机构在工作空间内能够顺利完成各作业动作,各构件尺度参数设计合理,铲斗倾角、卸载角等均符合装载机设计要求,为可控装载机构的进一步研究在一定程度上提供了基础。     

ZL50型装载机反转六杆机构的优化设计

考虑动臂缸和转斗缸的工作行程对装载机工作性能的影响,将两个缸的工作行程连同反转六杆机构铰接点位置坐标作为设计变量,在满足装载机的性能指标和约束条件下,以提高动臂缸的传力比为优化目标,借助ADAMS/View软件,建立了ZL50型装载机的反转六杆机构的参数化模型,进行了优化设计。设计结果明显改善了装载机的平移性能和卸载距离,大幅提高了动臂缸的传力比,达到了优化设计的要求。     

立板机动臂翻转结构优化设计与研究

针对现今装配式建筑预制墙板的安装问题,设计了一种新型墙板立板机,通过动臂翻转机构实现末端抓取装置俯仰位姿调节,进而实现预制墙板定位安装作业。其中,动臂翻转机构属于液动连杆机构,通过力学仿真分析发现,动臂起落机构属于主要承力机构,驱动油缸负载最大。为此,针对动臂起落机构建立尺度优化模型,以驱动油缸的最大负载最小为目标函数,基于复合形法优化算法求得动臂翻转机构最优尺度参数,优化后驱动油缸最大负载降低36%左右,驱动油缸性能显著提升;通过Creo软件建立虚拟样机,进行了刚体动力学仿真分析,验证了机构尺度优化模型的可行性;最后,进行样机研制及其施工试验,动臂翻转机构工作性能符合设计要求。     

基于Pro/E与ANSYS的Z30E型装载机动臂有限元分析

以Pro/E与ANSYS为基本工具,实现了矿用铲斗式Z30E型装载机的动臂有限元分析。建立了装载机工作装置的反转六杆机构工作模型并分析了工作过程;建立了装载机工作装置的三维实体模型;对装载机动臂的参数进行了详细分析和计算;用ANSYS工具实现对装载机动臂的有限元分析,对装载机动臂的研究和设计具有积极的意义。     

3PRRR并联机构的设计与优化

对一种空间3自由度并联机构(3PRRR)进行设计与优化,该机构是由一个动平台与一个静平台通过3个结构相同的移动副-转动副-转动副-转动副构成的支链组成。分析了机构运动关系,建立了运动学模型,分析滚珠丝杠输出与动平台末端位置的关系以及支链各臂转角与动平台末端位置关系。在MATLAB环境下利用C语言编写程序,以工作空间最大化为目标,对各支链的杆长进行优化,得到了相对最优的机构设计方案。在此基础上,设计加工制作了实物样机。     

基于虚拟样机的装载机反转六杆工作机构设计

利用Pro/E对装载机反转六杆工作机构进行三维数字化建模、仿真,并将Pro/E中的三维实体模型导入ADAMS中,应用ADAMS/View模块提供OPTDES-SQP优化算法,以动臂举升时转斗平动性为优化目标函数,对装载机的工作机构进行优化设计,获得了符合要求的机构优化设计参数。虚拟样机技术提升了轮式装载机开发效率,提高了装载机工作机构设计水平和工作性能。     

三自由度拟人并联机构的尺度参数优化研究

为提升并联机构的运动学与静力学综合性能,提出了一种基于空间模型技术的并联机构多目标尺度参数优化方法。首先,根据人机工程学设计了一种2-PUS/RS三自由度并联机构,并基于螺旋理论分析了机构2种类型支链的自由度,计算了并联机构的自由度;采用欧拉角描述了动平台姿态,推导了机构的位置反解;在肘、腕关节的转动副和驱动器约束条件下,利用搜索法得到了机构的工作空间;然后,定义了角速度传递、角速度各向同性性能评价指标,绘制了评价指标在工作空间中的等高线分布图;最后,利用空间模型技术无量纲化尺度参数,绘制了各项全域性能图谱,并采用加权求和法对其进行了多目标参数优化,得到了机构的最优结构参数。研究结果表明:优化后机构的各项指标大幅提升,全域角速度传递性能、力矩传递性能和各向同性性能分别提高了16%、80%、40%,验证了该尺度参数优化方法的有效性。     

3-RRS并联机构运动学传动性能分析

以3-RRS并联机构为研究对象,利用几何法对其位置逆解进行分析,得到机构位置逆解的显式表达。借助螺旋理论,建立机构的全雅可比矩阵,通过定义机构支链的输入与输出力/力矩传动效率系数,对该机构的运动学传动性能进行研究,为后续的机构尺度优化提供了理论依据。     

基于AMESim的石材叉装车工作装置运动特性研究

石材叉装车作为一种新型工程机械,需要具有较大的举升力和较强的运输性能,同时必须能够适应复杂的作业环境。由于现代矿山开采中叉装车的工况与装载机截然不同,因此传统的将装载机铲斗直接换成货叉的设计方法,使叉装车的举升性能未能得到较大的提升,不能满足使用要求。为获得结构合理、举升性能良好的叉装车工作装置,建立了工作装置动力学模型并分析比较了动臂液压缸铰接点水平和竖直位置变化对工作装置运动特性的影响规律,选取了动臂油缸最优铰接点位置。仿真结果表明,在同样举升30 t荒料的工况下,工作装置动臂液压缸最大压力减小了5 MPa,实现了叉装车性能的优化,为叉装车工作装置参数优化提供了依据。     

■高速并联机器人动力尺度综合

研究一种新型四自由度高速并联机器人动力尺度综合方法。该机构以■为支链且具有单动平台结构,与采用双动平台结构的此类机构相比,末端动平台质量更轻,从而具有良好的加减速性能。建立机构运动学和动力学模型,并构造出可反映机构运动和力传递特性的链内/链间压力角,以及以单轴最大驱动扭矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。在此基础上,综合考虑装配尺寸等几何约束和运动学性能约束,建立了以使机构动力学性能最优的机构尺度综合模型。在探究压力角和动力学性能随尺度变化规律后,给定具体约束条件,通过遗传算法优化得到一组最优尺度,并基于在Lamé抓放轨迹上运动仿真完成伺服电动机参数预估。