步行式挖掘机最大作业范围参数的确定

针对求解步行式挖掘机最大作业范围参数问题,建立了整机的运动学模型和稳定性力学模型,提出了一种求解步行式挖掘机最大作业范围及其最大挖掘力参数的优化模型,采用网格法对其求解,计算结果表明,该优化方法简单、可靠,为确定步行式挖掘机作业性能参数提供了理论依据．     

四自由度作业装置系统横向推拉力特性分析

针对步行式挖掘机的步行能力问题,利用Denavit-Hatenberg齐次变换矩阵建立了四自由度作业装置系统的运动学模型,以确定多节臂作业装置相对于基坐标系的函数关系,根据作业装置各个机构之间的连接关系和不同的驱动方式,分别建立了四自由度作业装置系统的横向最大推力和最大拉力的线性规划优化模型,利用序列二次规划算法求解该优化模型,得到了作业装置在工作空间内的最大横向推拉力的特性分布图。     

一种求解步行式挖掘机底盘力学模型的工程方法

步行式挖掘机在作业状态下,底盘的四个轮胎的受力问题为超静定问题,为了确定局部结构的受力状态,进一步对底盘结构进行结构设计,提出了一种面向底盘结构强度设计的求解步行式挖掘机轮胎支承反力的工程方法,并给出相应的非线性优化问题的求解模型,研究表明,该方法可以有效地解决底盘中的多自由度刚体超静定的求解问题,为底盘的结构设计提供可靠依据.     

某型步履式挖掘机底盘设计与可靠性分析

针对挖掘机作业中经常遇到的特殊工况,设计了一种适用范围更广的步履式挖掘机,对挖掘机底盘的支腿形式和主体结构布局进行了研究。结合挖掘机的模型和主要技术参数,采用有限元仿真的方法对底盘主体进行了多工况条件下的静应力和疲劳分析,结果验证了底盘结构的可靠性。同时,研究结果表明在底盘回转支承两侧易发生疲劳失效,为步履式底盘主体结构的优化提供了依据。     

仿生步行机器人腿部八连杆机构轨迹优化

针对一种仿生机器人腿部的八杆机构,通过研究机构运动时的轨迹建立优化设计的数学模型,以此提高机器人的步行速度、运动稳定性和越障能力。应用软件ADAMS建立机构的参数化模型,并进行多目标优化设计寻找最优解。根据优化结果,更改八杆机构参数重新仿真后,机器人腿部在一个运动周期内的速度、稳定性和越障等参数均得到提升,优化效果明显。可为同类机构的优化设计提供些许参考与借鉴。     

液压挖掘机工作装置优化研究

挖掘机是土石方工程的主要施工机械,由于其作业对象、载荷、操作等的不确定性,挖掘机工作装置的受力情况较为复杂。液压挖掘机的工作装置主要由铲斗、斗杆和动臂构成,基于不同优化部位、不同优化目标和不同优化算法,其优化设计具有多样性和复杂性。详细介绍了关于液压挖掘机工作装置的优化方法,分别就局部与整体优化、新型结构设计与应用和现代优化架构三方面进行展开,总结了液压挖掘机工作装置的优化方式和未来发展趋势,为液压挖掘机工作装置的优化设计提供参考。     

八轮式爬楼越障机器人设计与仿真分析

以移动机器人为研究对象,提出了一种以多组四杆机构为基础的八轮式爬楼越障机器人,机器人整个悬架结构呈对称式分布且载荷平台为整体式,控制和结构简单、具备承载能力且越障性能高。对机器人进行了整体方案设计、稳定角分析和越障仿真,对越障机构进行运动学分析以及优化得到了优化的轨迹图形,验证了机器人结构的合理性和稳定性,并通过样机实验验证了机器人承载和越障的稳定性,得到了机器人负载、越障高度和爬坡角度等基本性能参数。     

基于ADAMS的履带式挖掘机越障动力学建模与分析

履带式挖掘机作业时需跨越各类障碍物,在履带式挖掘机跨越障碍物时会受到来自地面的冲击载荷而产生疲劳破环,故研究履带式挖掘机的整机越障动力学特性十分必要。基于动力学仿真软件ADAMS,研究了履带式挖掘机的整机越障动力学特性。以某中型履带式挖掘机为例,在Pro/E中完成履带式挖掘机的三维建模,在ADAMS中建立其简化虚拟样机,完成该履带式挖掘机越障的动力学仿真。结果表明:越障过程中,挖掘机车体垂向最大位移与障碍物设置高度一致,整个越障过程较为平稳。此外,车体的转动角速度在车体越过障碍边缘到引导轮触地时刻存在较明显的变化过程。     

步履式挖掘机的救援牵引机构

1.增设原因步履式挖掘机与其他挖掘机相比,能够在更大坡度的山地、草原、林地行驶和作业。在使用该种挖掘初时,我们发现2个问题,一是在大坡度环境下作业时,若仅靠步履挖掘机的4个轮胎外加前、后爪支承地面,附着力不足,不能确保履式挖掘机安全作业。二是在狭小而复杂空间行驶时,用前、后爪腾挪较为困难。为了解决上述问题,我公司研制了步履式挖掘机救援牵引机构。     

基于蒙特卡洛法的挖掘机反铲装置作业空间分析与仿真

根据挖掘机反铲装置作业情况,对挖掘机作业空间进行了有效的描述.应用矩阵理论和机器人运动学理论,建立了挖掘机反铲装置的运动学模型,并推导出反铲装置斗齿尖的参数方程.同时,提出采用蒙特卡洛法求解挖掘机反铲装置的作业空间.在MATLAB中,编写了基于蒙特卡洛法挖掘机反铲装置的作业空间仿真程序,直观地模拟了挖掘机的作业空间,仿真结果与采用虚拟样机技术在ADAMS中仿真结果基本一致,证明采用蒙特卡洛法分析、模拟挖掘机反铲装置作业空间的有效性和实用性.     

Mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths

In order to solve the problem that hydraulic excavator in the real working process cannot meet the design requirements and reveals insufficient digging force, a new method on mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths is introduced and discussed in this paper. Considering the characteristics of consecutive digging process of hydraulic excavator, a digging path is composed of bucket digging trajectories and arm digging trajectories. The feasible working region is divided into a series of uniform paths according to the working position of boom. The practical digging performance of excavator is evaluated based on the digging force parameters under combined work condition of the discrete points on the digging paths. It is turned out that the method is more accurate to analyze excavator’s real-world digging performance via the analysis of some practical cases. Based on the new digging performance analysis method, the optimization mathematical model is built to ensure the digging force under combined work condition and the average digging force of every operating path as big as possible. The layout design of hinge position on the working device is optimized through genetic algorithm. The optimization result shows that a certain model of an excavator’s maximum digging force on the customary digging paths is improved by 10% and the average digging force is improved by 4% after the optimization on the working device of the excavator with weak digging force.     

基于ANSYS Workbench的挖掘机式冲击器工作装置模态分析

挖掘机工作装置最初的设计是以铲斗挖掘为主要功能,装上冲击器后其工作状况为冲击振动,需要对工作装置进行动态特性分析。采用Pro/E软件对某型号挖掘机式冲击器进行三维建模,然后利用ANSYS Workbench建立有限元模型。对挖掘机式冲击器工作装置的三种工况进行模态分析,得到工作装置的固有频率和振型,为挖掘机和冲击器的功率匹配提供一定的依据,并为其优化设计提供理论基础。     

基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法

针对爬壁机器人实际与理想作业位置偏差过大的问题,提出了基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法。通过分析爬壁机器人的运动状态,构建爬壁机器人的运动学模型,获取爬壁机器人的运动规律和其位姿变化特征。运用智能PID算法对爬壁机器人的位置实施伺服控制,利用遗传算法不断调节机器人控制参数,得到最佳适应度函数,生成全局最优的PID控制参数。根据爬壁机器人运动状态得出控制终止条件,获取最终的位置伺服控制结果,实现爬壁机器人位置伺服控制。实验结果表明,所提方法的位置伺服控制稳定性较好,能够有效提高位置伺服控制精度,增强抗干扰性。     

液电混合驱动轮式挖掘机行走系统特性分析

轮式挖掘机行走时,行驶速度变化频繁,负载的剧烈变化导致发动机效率低下;制动时动能由机械制动器消耗,大量机械能转化为热能,能量损失严重。为此,提出液电混合驱动轮式挖掘机行走系统,采用高能效的伺服电机控制行走速度,液压泵/马达与蓄能器组合,回收制动动能,并在加速等大功率工况辅助电机驱动行走系统。对系统的工作原理进行参数设计,制定驱动与制动控制策略,建立原机行走系统与所提系统的多学科联合仿真模型,进行仿真分析。结果表明：相同工况下,与原机行走系统相比,液电混合驱动行走系统能耗降低了56.5%,高效回收了制动动能。     

基于接触应力的挖掘机工作装置有限元分析

以斗容量0．5m3单斗液压挖掘机为例,分析了传统的挖掘机工作装置有限元分析方法的不足。引入接触应力方法,对挖掘机工作装置进行整体有限元分析。介绍了接触应力及其应用过程,这一有限元分析方法更符合挖掘机工作装置在实际特定工况下的受力状态。     

基于AutoCAD VBA液压挖掘机工作装置运动学分析

液压挖掘机工作装置可视为多自由度机械手,具有高效灵活的特点。不考虑其回转运动,工作装置属平面连杆机构。铲斗位姿与关节夹角之间的变换常用齐次坐标变换或解析法,逆向运动学问题的求解则用几何法。在AutoCAD环境下,建立工作装置的简化模型,借助二次开发语言,对运动学问题进行了研究。编程实现了图解过程,省略了复杂的公式推导,得出工作范围包络曲线及工作参数。设置铲斗的姿态角为某一数值,得出了齿尖轨迹为水平直线和竖直直线时的运动学逆解,并实现了工作装置的运动仿真。     

基于ADAMS的挖掘机虚拟样机模型的建立

研究在ADAMS中建立液压挖掘机工作装置机械系统三维参数化实体模型的方法．深入分析挖掘机各部件模型的结构特点,以其主控参数为设计变量,利用ADAMS二次开发功能在ADAMS中建立挖掘机工作装置部件的三维参数化实体模型,在ADAMS／View中开发一个液压挖掘机结构设计专用模块,将上述建模过程自动化,定制用户化设计界面,方便用户对模型参数进行修改．     

多移动机器人协同模式及其倾翻稳定性研究

针对山地果园单个移动机器人爬坡能力不足及稳定性差等问题,提出了一种多移动机器人协同操作的方法。在原有六足机器人结构的基础上增加了用于多机协同操作的连接件,得到了用于多机协同操作的机器人单体。将3个六足机器人单体通过协同操作得到了3种典型协同模式：串行模式、并行模式、三角模式。最后采用稳定锥法对足式移动机器人系统的单体模式及3种典型协同模式在6种典型地形情况下的静态、动态稳定性分别进行了分析。理论分析及仿真实验结果表明：3种典型协同模式间可进行两两切换;在6种典型地形情况下,通过多机协同操作及协同模式切换的方式可提高足式机器人系统的稳定性。