机械工程学报

作者：黄鹏, 张金程, 丁华锋, 陈子明, 赵玉倩

单位：1. 东北大学机械工程与自动化学院 沈阳 110819;2. 东北大学秦皇岛分校控制工程学院 秦皇岛 066004;3. 中国地质大学武汉机械与电子信息学院 武汉 430074;4. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004

关键词：新型装载机工作装置,复矢量法,运动学分析,虚功原理,动力学模型,液压缸驱动力；

基金：国家自然科学基金(51905080)和河北省自然科学基金(E2020501018)资助项目。

为实现具有自主知识产权的装载机工作装置的研发设计，针对一种八杆含单个复铰的新型装载机工作装置进行运动学与动力学分析。通过对新型装载机工作装置的自由度分析，验证了该工作装置满足装载机作业要求的一个旋转自由度和一个移动自由度。采用复矢量法对新型工作装置进行运动学分析，建立了铲斗末端的位姿空间和各构件的角加速度与驱动空间的映射关系。基于虚功原理，建立了新型工作装置的动力学模型，推导出液压缸驱动力的数学模型。对液压缸的运动进行规划，采用两种装载机常用的铲掘方法，基于Matlab和ADAMS软件对装载机的一个作业循环进行动力学仿真对比分析，得到举升液压缸与转斗液压缸驱动力的变化规律，仿真结果误差在合理范围之内，验证了动力学模型的正确性。以动臂举升工况为例，研究了不同液压缸驱动速度和加速度对液压缸驱动力的影响，得到当液压缸驱动速度和加速度小幅度变化时，液压缸驱动力受到的影响较小而工作装置惯性力受到的影响较大。此外，工作装置所受的重力和外负载对于液压缸的驱动力起决定性作用。研究结果为装载机工作装置的研发设计提供了重要理论依据，对于工作装置的液压系统设计具有指导意义。

来源：2025年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2025年第5期