工程机械臂系统结构特性研究现状与展望.pdf

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1、２０１４年第２０期（总第１４９期）江西建材工程管理工程机械臂系统结构特性研究现状与展望■常明华■重庆交通建设（集团）有限责任公司，重庆４０００６０摘要：随着计算机技术和产品设计技术的飞速发展，高速化、高精度、抗冲击、３国内外工程机械臂主要研究方向及研究现状低噪声、轻量化和长寿命成为机械产品性能的发展趋势，其动态特性研工程机械臂架系统是工程机械设计的关键部位，设计合理与否直究越来越成为机械产品设计的关键。工程机械臂是各种工程机械设备接关系到整个工程机械的工作性能和生产作用的发挥。查阅国内外的的关键、重要部件，是一种

2、多功能高效机械部件，其动力学性能决定着工相关文献，目前对于工程机械臂的研究大致分为以下几个部分：程机械整机的性能发挥。工程机械的作业工况通常比较的恶劣，工程机（１）工程机械臂系统的动力学微分方程的建模研究。工程机械臂械臂所受的载荷情况非常复杂，为保证其工作安全可靠，提高施工质量架系统属于典型的多体系统，?用多体动力学的方法建模。多体动力和作业效率，对其进行准确的动力学分析非常必要，本文对工程机械工学的常规建模方法主要有罗伯森－维滕伯格方法、牛顿－欧拉方法、拉程机械臂系统结构动力学及特性的研究现状进行系统阐述，为我

3、国工程格朗曰法、凯恩方法以及休斯敦法代表文献：邓子龙等基于Ｋａｎｅ方程机械行业提供参考。关键词：工程机械臂研究现状的Ｈｕｓｔｏｎ方法建立了液压挖掘机机械臂多体动力学微分方程；于国飞等采用拉格朗日功能平衡法建立了液压挖掘机机械臂多体动力学微分１前言方程刘杰等?用拉格朗曰方程和虚功原理建立混凝土系车臂架系统的社会化大生产的发展必然要求生产规模扩大、自动化程度提高，作柔性多体动力学方程。任会礼等建立了描泊起重船吊臂的动力学微分为物料搬运重要设备的各种工程机械臂在现代化建设、生产过程中发成并进行动力学特性求解。上述文献?

4、用拉格朗曰方法在广义坐标系挥着越来越重要的作用，同时激烈的国际、国内市场竞争也越来越依赖中建立液压挖掘机工作装置机构运动模型简图和锅泊起重船机构动力于科学技术的竞争，这些都促使工程机械臂设计开发技术向大型化、高学模型简图的刚体动力学方程，并采用数值求解的方法进行求解，为分可靠性、高速化、自动化和智能化方向发展。工程机械臂的机械设计者析工作装置及回转装置力与运动之间关系、控制作业规划和仿真提供面临着新的、更严格的挑战，其主要问题即为随着机械臂机构速度的提了理论基础。高，构件柔度的加大，精度要求的增加，工程机械臂生产

5、运行时将产生（２）工程机械臂的动力学仿真研究。主要采用动力学分析软件或较大的惯性力，导致弹性部件的变形，当臂架机构运动进入“高速”区域数值求解的方法对机械臂进行仿真。张思奇等运用ＭＡＴＬＡＢ软件与时，运动部件必须作柔性体假设，形成所谓的“柔性机构”。此时，由于ＡＤＡＭＳ软件对混凝土泵车臂架进行联合仿真；周淑文采用ＡＤＡＭＳ软机构部件间的刚体运动与其弹性变形赖合等问题，动力学模型将变得件与ＡＮＳＹＳ软件相结合对泵车臂架的瞬态动力学特性进行了研究；王十分复杂，给实际问题的解决带来很大的困难。事实上柔性体大范围欣等利用

6、ＡＤＡＭＳ软件对履带起重机臂架后倾动力学进行仿真。运动与其自身变形之间的复合动力学问题已是很普遍的难题，这方面４结论的研究已成为该领域研究热点之一。综上所述，国内外针对各种工程机械臂动力学及其动态性能，?用２多体系统动力学的国内外研究现状各种现代设计方法在运动学及动力学建模、数值求解及仿真分析、结构工程机械臂架系统属于典型多体系统，首先介绍多体系统动力学模态分析技术、动力学智能控制、结构动态优化技术等方面开展了许多的国内外研究现状。多体系统的物理模型定义为由物体、铰、力元和外研究并取得了卓有成效的成果，一定程度上

7、提(了工程机械臂架结构力等要素组成且具有一定拓扑结构的系统，多体系统动力学是研究多的动态性能，但仍存在如下不足：（１）结构动力学研究基本采用瞬时结体系统运动规律的科学。多体系统动力学：包括多刚体系统动力学和构假设，单独考虑刚体运动，忽略弹性变形及刚柔祸合产生的非线性动多柔体系统动力学。多体系统动力学研究内容主要包括刚、柔体动力力学效应，对于液压机械臂亦没有同时考虑液压叙的运动规律，因此不学建模理论及其计算方法、微分方程的数值求解、计算效率、机构综合能精确描述机械臂运动学和动力学方程，相应地，结构的模态计算和动分析

8、、柔性效应、控制理论、优化方法、实时仿真虚拟样机技术、并行计力学响应分析无法通过数值求解的方法实现；（２）数值求解及仿真分析算和可靠性等。目前多体动力学巳形成了比较系统的分析和建模方没有充分、综合运用数字化设计手段对其进行全面分析，在数值求解方法。其中主要有工程中常用的以拉格朗日方程为代表的分析力学的方法及精度、刚柔耦合机构联合仿真、动态响应分析等方面分析还很不完法、以牛