为提高大型正铲液压挖掘机工作装置的可控性与稳定性,以某350 t大型正铲液压挖掘机工作装置为例展开研究。首先,介绍正铲液压挖掘机的基本构成,基于丹纳维特-哈滕伯格参数(D-H)法求解工作装置的运动学正解和反解,得到挖掘机工作装置各铰点坐标与动臂、斗杆、铲斗液压缸位移及转角变化函数;然后,利用软件Matlab验证位移及转角函数模型,并得出函数变化曲线;最后,利用SolidWorks和机械系统自动动态分析(ADAMS)软件建立350 t大型正铲液压挖掘机的虚拟样机,对工作装置的动臂缸、斗杆缸及铲斗缸进行运动学仿真,绘制出位移变化曲线,对比分析得到的仿真曲线与Matlab所求的函数模型曲线。结果表明D-H法分析得到的动臂、斗杆、铲斗液压缸位移变化函数曲线与ADAMS仿真得到的仿真曲线基本一致,理论值与仿真值完成了互为准确性证明。

为了对六面顶压机顶锤的裂纹缺陷进行检测,设计了一种狭小空间图像采集装置对六个顶锤锤面进行图像采集,给出了图像采集装置的整体结构。按照最短路径标准对装置采集图像路径进行优化,建立了距离矩阵模型,并利用遗传算法进行求解寻找最优路径,实现了六组顶锤锤面图像的快速采集。采用D-H法建立了装置的连杆参数模型,通过运动学分析,求出了装置的正运动学方程和逆运动学方程的解。最后利用MATLAB对装置进行仿真分析,验证了所设计装置的合理性。

以液压正铲挖掘机的工作装置为研究对象,通过D-H法对挖掘机工作装置进行分析建模,对斗容为36 m^3某型号正铲挖掘机正铲工作装置进行优化设计,详细论述了目标函数的确定、设计变量的确定和约束条件的确定方法,得到了优化后正铲挖掘机的位置解以及铲斗轨迹、挖掘包络图和平铲过程中角度和平铲距离的对比图像,并对其进行了分析和比较,验证了优化设计的合理性。

为顺利将激光聚变试验所需的光学模块安装至主机试验装置中,设计了一种八自由度侧装机器人。通过D-H法建立机器人各杆件的参考坐标系并获得D-H参数,推导出该侧装机器人运动学正解。提出采用关节变量虚化法构建出一个虚拟六自由度机器人,并利用解析法求解虚拟六自由度机器人运动学逆解。基于关节占用空间最小的原则,结合麦夸特算法利用1st Opt软件对关节3和关节4的位置进行求解,进而求解八自由度侧装机器人运动学逆解,并通过实例验证逆解算法的正确性。对运动学分析求解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现八自由度侧装机器人的轨迹规划及实时控制等提供理论参考。

对挖掘机主泵的特性进行了分析从工作装置的运动学分析出发利用D-H法的标准形式建立了铲斗末端的位置和姿态表达式;采用几何法获得关节空间与驱动机构空间的转换关系得到了铲斗的姿态与液压缸之间的转化关系据此对挖掘机的工作循环进行了划分判别出了油缸的溢流状态并降低泵的排量和发动机转速;通过动力学分析并结合仿真曲线获取了液压缸受力算式通过空载试验对油缸的受力进行了修正给出了不同负载和不同姿态下主泵压力的调节区间最后通过试验验证倾角传感器与系统压力相结合的方法可以有效减少液压缸在极限位置的溢流损失并可以有效实现负载和工况的识别。