車載式多自由度機械臂運動學及動力學特性研究.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械臂，能實現(xiàn)升降、回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮的功能，在多自由度機械臂的末端，設計有統(tǒng)一的快換平臺，可以快速更換各種工作裝置，完成各種相應的工作，實現(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)約了設備和管理成本，提高了工作效率。
　　多功能工程車工作任務差別較大

2、，尾部的多自由度機械臂因工作狀況不一而導致姿態(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，造成運動狀況復雜、某些狀態(tài)處于容易傾覆的危險工況，因尾端的工作裝置本身重量較大，工作時還會產(chǎn)生較大和較復雜工作負荷，導致整車和局部機構處于較大交變載荷狀態(tài)，受力狀況復雜而且嚴峻。
　　本文針對多功能車整車介紹及尾部安裝的多自由度機械臂進行運動學及動力學特性分析，主要進行了以下幾個方面的分析與研究工作:
　　(1)總體結構及工

3、作情況剖析
　　分析機械臂實現(xiàn)伸縮、俯仰、升降、回轉(zhuǎn)的原理和主體結構，研究如何在滿足剛度與強度要求前提下具有較小體積和較好穩(wěn)定性、可靠性;機械臂末端安裝的水平保持裝置以及快換裝置是工程車實現(xiàn)多種功能的關鍵，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對機械臂進行建模，并使用仿真軟件ADAMS進行動力學仿真，得出了執(zhí)行裝置的位移、速度、加速度曲線，以及相應的角速度、角加速度曲線。并對

4、工程車進行抗傾覆性分析，以驗證其在惡劣工況下的穩(wěn)定性。
　　(3)運動學分析
　　運動學分析包括正、逆向運動學分析，通過建立運動學方程，對機械臂的位移、速度、加速度進行分析，使機械臂的運動軌跡達到合理的要求。
　　(4)動力學分析
　　動力學研究是機械臂的運動和受力的關系，對機械臂的仿真研究、動態(tài)性能和最優(yōu)指標起著重要作用;利用有限元分析軟件ANSYS研究機械臂的強度和剛度問題，得出危險部位的最大應變、應力值，并