四节臂轮式挖掘机工作装置运动学分析与优化设计

单晓敏¹，曹宇^2,3，张真畅³，吴晓强¹

1. 内蒙古民族大学机械工程学院2. 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室3. 徐州徐工挖掘机械有限公司

摘 要：应用D-H法对针对市场上四节臂轮式挖掘机工作装置进行运动学分析,包括连杆坐标系的建立、位姿变换矩阵的计算和运动学方程的建立;以对比现有设计数据的挖掘角度和力臂增量之和为优化目标,结合市场某型号挖掘机工作装置的基本参数,在不改变主要构件长度的前提下针对液压缸铰点位置进行优化设计;在MATLAB平台下通过输入优化变量实现挖掘包络图的自动绘制,并对比优化前后包络图。在不影响挖掘力的前提下,优化后的挖掘范围增加率相对于力臂减小率提高了约3倍,且铲斗挖掘力也有部分提升,优化效果较为显著。

关键词：轮式挖掘机;四节臂工作装置;D-H法运动学分析;多目标优化设计;