車載式多自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、本文所涉及城市道路多功能工程車旨在完成城市道路兩側(cè)的一些不經(jīng)常需要、但每年偶爾要從事的一些工作，比如修剪綠籬、噴灑農(nóng)藥、修剪樹枝、路邊挖坑等。多功能工程車尾部安裝有多自由度機(jī)械臂，能實(shí)現(xiàn)升降、回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮的功能，在多自由度機(jī)械臂的末端，設(shè)計(jì)有統(tǒng)一的快換平臺(tái)，可以快速更換各種工作裝置，完成各種相應(yīng)的工作，實(shí)現(xiàn)一車多用，大大減少了僅具有單一功能的工程車的數(shù)量、節(jié)約了設(shè)備和管理成本，提高了工作效率。
　　多功能工程車工作任務(wù)差別較大

2、，尾部的多自由度機(jī)械臂因工作狀況不一而導(dǎo)致姿態(tài)要求各異，例如需要屈臂、水平伸縮、垂直升高、頻繁回轉(zhuǎn)等，造成運(yùn)動(dòng)狀況復(fù)雜、某些狀態(tài)處于容易傾覆的危險(xiǎn)工況，因尾端的工作裝置本身重量較大，工作時(shí)還會(huì)產(chǎn)生較大和較復(fù)雜工作負(fù)荷，導(dǎo)致整車和局部機(jī)構(gòu)處于較大交變載荷狀態(tài)，受力狀況復(fù)雜而且嚴(yán)峻。
　　本文針對(duì)多功能車整車介紹及尾部安裝的多自由度機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性分析，主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的分析與研究工作:
　　(1)總體結(jié)構(gòu)及工

3、作情況剖析
　　分析機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)伸縮、俯仰、升降、回轉(zhuǎn)的原理和主體結(jié)構(gòu)，研究如何在滿足剛度與強(qiáng)度要求前提下具有較小體積和較好穩(wěn)定性、可靠性;機(jī)械臂末端安裝的水平保持裝置以及快換裝置是工程車實(shí)現(xiàn)多種功能的關(guān)鍵，也作了較深入的剖析。
　　(2)三維建模與仿真及抗傾覆性分析
　　利用三維軟件UG對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行建模，并使用仿真軟件ADAMS進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得出了執(zhí)行裝置的位移、速度、加速度曲線，以及相應(yīng)的角速度、角加速度曲線。并對(duì)

4、工程車進(jìn)行抗傾覆性分析，以驗(yàn)證其在惡劣工況下的穩(wěn)定性。
　　(3)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
　　運(yùn)動(dòng)學(xué)分析包括正、逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，通過建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，對(duì)機(jī)械臂的位移、速度、加速度進(jìn)行分析，使機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡達(dá)到合理的要求。
　　(4)動(dòng)力學(xué)分析
　　動(dòng)力學(xué)研究是機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)和受力的關(guān)系，對(duì)機(jī)械臂的仿真研究、動(dòng)態(tài)性能和最優(yōu)指標(biāo)起著重要作用;利用有限元分析軟件ANSYS研究機(jī)械臂的強(qiáng)度和剛度問題，得出危險(xiǎn)部位的最大應(yīng)變、應(yīng)力值，并