机械工程学报

作者：袁明新, 蒋为钰, 王巍, 李解, 申燚

单位：1. 江苏科技大学机械工程学院 镇江 212003;2. 江苏自动化研究所 连云港 222042

关键词：自主加注臂,平衡机构,柔性关节,残余振动抑制,参数优化；

基金：工信部高技术船舶科研资助项目(CBG3N21-2-7)

为了解决油罐车自主加注臂作业过程中会因末端残余振动而造成加注口对接精度降低，进而影响作业效率和作业安全的问题，开展了加注臂中弹簧式平衡机构设计参数的优化。首先，建立了关节柔性自主加注臂的动力学模型，并基于仿真测试分析了残余振动的影响因素；然后，在推导加注臂平衡力矩基础上计算出平衡机构所需的最大输出拉力，并以此确定了平衡机构的初始设计参数和范围；最后，以最小化加注臂偏重力矩和平衡机构体积作为优化目标，基于遗传算法实现了平衡机构设计参数的优化。数值测试结果表明，相较于未安装平衡机构的加注臂，在安装了经优化的平衡机构后，其关节驱动力矩和末端跟随偏差都得到了降低，且当液压缸伸缩距离Ri=‒40mm时，加注臂末端Z轴方向的最大振幅减少10.67 mm，相较于未安装平衡机构时所受到的最大振幅减少了71.2%，振动幅值完全衰减所用的时间也比无平衡机构加注臂减少了5.18 s，从而验证了所设计和优化的平衡机构在抑制加注臂末端残余振动方面的有效性和优越性。而试验结果也进一步验证了加注臂平衡机构设计参数优化的有效性。

来源：2025年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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