多自由度可控机构式新型电动装载机分析与研究

发布时间：2017-05-18 23:07

  本文关键词：多自由度可控机构式新型电动装载机分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：装载机在公路、铁路、矿山、水利等工程施工项目和城市建设中,都是必不可少的工程机械之一,在全世界各行业生产建设中都有广泛应用。传统装载机多以柴油机提供动力,液压元件驱动。此类装载机的发展已较为全面,对于不同的工作场地和不同的装载容量,都有与之对应的多种型号的装载机可供选择。发展无污染、经济环保型的新型装载机是装载机发展的趋势之一。受限于蓄电池技术和伺服电机技术的发展现状,电动装载机的研究多以小型电动装载机为对象,但目前小型电动装载机在市场中仍比较少,因此研制小型电动装载机具有重要的现实意义。可控机构具有高运行速度和承载能力,控制简单且有一定的柔性,可大大提升机械产品的工作性能,这一概念自提出以来,一直是国内外机构学界研究的热点。目前,可控机构的理论研究已有较大发展,但在工程实际应用方面多以锻压机械为主。将可控机构理论应用于工程实际还有很大的发展空间。针对上述问题,研究团队将多自由度可控机构理论引入小型电动装载机的设计过程,设计发明的多自由度可控机构式新型电动装载机,既能实现传统液压式装载机各种灵活、复杂的装载动作输出,又能克服液压系统精度要求高、制造和装配成本高、易产生漏油等不足,全电力驱动,无排放和噪音污染,符合国家节能减排的相关要求。本文围绕多自由度可控机构式新型电动装载机开展的分析研究工作主要包括：1、分析该多自由度可控机构式新型电动装载机构特点,针对新型电动装载机多闭环多回路的结构特点,应用螺旋理论分析了机构的自由度,并运用矢量投影法对其进行运动学建模,得到该机构的运动学模型。通过对比位置正、逆解的数值结果验证模型的正确性,为后续实现编程控制及其他相关研究提供了一定基础。2、采用Jacobian矩阵代数算法和几何法相结合的方法进行机构奇异性分析,先分别求出机构中三个闭环的Jacobian矩阵,得到各闭环的共14种奇异位型,再综合考量电动装载机构各杆件尺度关系,对全部闭环的奇异位形进行总结和综合分析,得到新型电动装载机构的全部3种奇异位型；运用隐函数求导法分析了机构工作空间的边界条件,并通过仿真分析得到了新型电动装载机的理论工作空间。3、在ADAMS环境中进行虚拟样机仿真,在运动构件上添加驱动,给定运动函数控制驱动,分别进行了运动学正向和逆向仿真,并在运动学正向仿真的基础之上添加机构负载,进行了动力学仿真。所做的仿真工作可验证该机构结构的正确性同时反映机构的运动性能,并为后续结构优化等工作提供了一定参考。4、由课题组成员共同研制了一台实物样机,概述了样机制作过程,并通过对仿真结果与实物样机的初步试验情况进行对比,验证了本文上述分析结果,以及机构设计的合理性。
【关键词】：可控机构 电动装载机 运动学建模 样机制作
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH243

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本文编号：377303