对于新型矿用正铲液压挖掘机的运动学分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第50卷第15期机械工程学报v01．5ONO．152014年8月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGAug．2014DoI：10．3901／JME．2014．15．028一种新型矿用正铲液压挖掘机的运动学分析水刘征，2陈谊超，4丁华锋，2，。(1．燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004；2．上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240；3．燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室秦皇岛066004；4．广西柳工机械股份有限公司柳州545007)摘要：提出一种新型矿用正铲液压挖掘机，其工作装置是一个复杂

2、的多环耦合机构。采用修正的Gfiibler-Kutzbach公式分析工作装置的自由度，得出该工作装置能够满足正铲作业要求，可以实现两个移动和一个转动。基于运动链环路理论，建立通用的机构运动学分析框图，并且利用该框图对机构进行运动学分析。基于运动学正解分析矿用正铲液压挖掘机的水平挖掘时理论可达的工作空间，得出该机构在水平挖掘时铲斗与地面的倾角为30。～50。时挖掘空间最优，满足挖掘机水平挖掘的作业要求。基于机构运动分析框图对机构进行速度分析，得到液压缸的输入速度与铲斗输出运动之间的雅可比矩阵。最后给出了五组数值算例，对运动学分析进行验证。研究结果为该机构的设计和使用提供重要的理论依据。关键词：正

3、铲挖掘机；自由度；运动学分析；工作空间：雅可比矩阵中图分类号：TP21KinematicsAnalysisofaNewHydraulicFace-shovelExcavatorinMiningLIUZheng，CHENYichao’4DINGHuafeng’’(1．KevLabofIndustrialComputerControlEngineeringofHebeiProvince，YanshanUniversity,Qinhuangdao066004；2．StateKeyLaboratoryofMechanicalSystemandVibration，ShanghaiJiaoTongUniv

4、ersity,Shanghai200240；3．HebeiProvincialKeyLaboratoryofParallelRobotandMechatronicSystem，YanshanUniversity,Qinhuangdao066004；4．GuangxiLiugongMachineryCo．，Ltd，Liuzhou545007)Abstract：Anewhydraulicface-shovelexcavatorisproposedanditsworkingdeviceisacomplexmulti-loopscouplingmechanism．Thedegreesoffreedom

5、oftheworkingdeviceareanalyzedbyusingthemodifiedGfiibler-Kutzbachcriterion．Theresultshowsthatthedegreesoffreedomoftheworkingdevicearetwotranslationsandonerotationonaplane，whichcanmeettherequirementsofface．shovelexcavator．Basedontheloopalgebratheory,auniversalmechanicalkinematicsanalysesblackdiagramis

6、established．withwhichthekinematicsofthemechanismisinvestigated．Theworkspaceofthehydraulicface-shovelexcavatoriSderivedbytheanalysisofforwardkinematics．TheanalyzedresultshowstheworkspaceiSoptimalwhentheanglebetweentheshovelandthegroundis30。一50。，whichmeetstheoperationdemandoflevelminingoffaceshovelexc

7、avators．Thevelocityisanalyzedbyusingthemethodofblackdiagram．theJacobianmatrixofinputvelocityandoutputkinematicsareobtained．Finally,fivenumericalexamplesaregiventoverifytheaboveanalysis．Comparativeanal