机械工程学报

作者：蔡敢为, 黄一洋, 田军伟, 龚俊杰, 韦为, 邢树鑫

单位：1. 河池学院物理与机电工程学院 宜州 546300;2. 广西大学机械工程学院 南宁 530004;3. 广西柳工机械股份有限公司 柳州 545007

关键词：正铲挖掘机,挖掘机构,挖掘力,运动学分析,工作空间；

基金：国家自然科学基金（51765005）和广西科技重大专项（桂科AA19254021）资助项目

挖掘机工作机构的创新设计对提高其工作性能，增强市场竞争力具有重要意义。提出一种可有效增强挖掘性能的新型挖掘机构，并研究其性能。基于牛顿-欧拉法对新机构进行力学分析，与现行典型挖掘机构对比，在挖掘阻力最大时所需的挖掘机驱动油缸推力明显降低。基于机构拓扑结构理论分析了该挖掘机工作机构的方位特征（POC）集、自由度和耦合度；基于运动链环路理论对新型机构进行运动学特性分析，环路参数求解中建立含有一个虚拟变量的位置方程验证机构耦合度数值的正确性；通过运动学的数值算例验证分析方法的正确性，得到了工作机构的运动空间与水平挖掘最优的铲斗倾角范围；为保证挖掘机自主挖掘过程平稳连续，结合运动学约束，提出了基于活跃目标点粒子群算法（APSO）的无障碍时间最优的新机构多项式插值轨迹规划。工作对挖掘机新机构的研究和工程应用具有较好的参考价值，对正铲液压挖掘机的创新设计有一定意义。

来源：2021年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

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