【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)上的應(yīng)用很有前途；雖然動臂可伸縮三桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜些，但它提供了條減少輪胎磨損的途徑，對開發(fā)研制新型地下裝載設(shè)備有定的參考價值。 第三章 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析鏟運(yùn)機(jī)工作裝置反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析是優(yōu)化設(shè)計及以后的運(yùn)動仿真的基礎(chǔ)，它的主要任務(wù)是確定鏟運(yùn)機(jī)工作裝置連桿機(jī)構(gòu)在不同工作狀況下的重要物理參數(shù)：舉升機(jī)構(gòu)及六桿機(jī)構(gòu)中的角位移；影響力學(xué)性能的六桿機(jī)構(gòu)傳動角；斗底傾角；油缸長度；卸載尺寸。對于鏟運(yùn)機(jī)工作裝置反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，在許多文獻(xiàn)資料中都已經(jīng)涉及到，但是通過總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)而現(xiàn)有的運(yùn)動分析明顯存在些不完善的地方：(1) ,總是試圖從總體結(jié)構(gòu)去進(jìn)行運(yùn)動分析，以至于公式推算復(fù)雜，理論性強(qiáng)，適應(yīng)性差，公式功能缺乏獨(dú)立性，不利于模塊化；(2)在四桿機(jī)構(gòu)的分析中，由于角度的定義(主要是方向)的不合理，使得邊界(正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn))點(diǎn)上的計算很容易出錯。利用子結(jié)構(gòu)分析法將工作裝置分解成功能相對獨(dú)立的子結(jié)構(gòu)，使分析過程清晰，簡單，時刻從模塊化的角度去設(shè)計推導(dǎo)公式。選擇機(jī)架作為反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的運(yùn)動參考系，建立如圖31所示的平面直角坐標(biāo)系XOY。由于該機(jī)構(gòu)的自由度為2，當(dāng)鏟斗位置角α。和動臂位置角(在本文中用角度幾的變化來映射)確定之后，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動狀態(tài)就被唯一地確定。 圖31鏟運(yùn)機(jī)工作裝置標(biāo)注簡圖 表31符號物理意義表符號物理意義符號物理意義大臂上桿AE的位置角傳動角∠DCB大臂上桿AB的位置角傳動角∠GFE桿AD的位置角傳動角∠BGFBC相對于BA的轉(zhuǎn)角桿DC的長度BG相對于BE的轉(zhuǎn)角桿BC的長度EF相對于EB的轉(zhuǎn)角桿AB的長度AD相對于AB的轉(zhuǎn)角桿AD的長度AB與AE的夾角桿GF的長度BA與BE的夾角桿EF的長度BC與BG的夾角桿BE的長度EA與EB的夾角桿BG的長度鏟斗回轉(zhuǎn)半徑與鏟斗斗底之間腳桿 MN的長度的夾角桿MN的長度桿AM的長度桿AN的長度卸載距離卸載高度絞結(jié)點(diǎn)A的Y坐標(biāo)絞結(jié)點(diǎn)E的Y坐標(biāo)輪胎中心的X坐標(biāo)鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑輪胎半徑動臂在任意位置相對于最低位置時的轉(zhuǎn)角說明：(l)結(jié)構(gòu)角，，始終為正值，而且保持不變。(2) 位置角以A點(diǎn)為角的頂點(diǎn)，以A為起點(diǎn)X正方向的水平線為起始邊，逆時針方向?yàn)檎鹘嵌仍谟嬎阒械谋硎緸橐韵拢海捍蟊跘E的位置角 (31) ：大臂AB桿的位置角 (32)：機(jī)架AD的位置角 (33)分別表示大臂處于最低位置時的初始角度值，視不同情況而直接給定。鏟運(yùn)機(jī)工作裝置可分為兩個子結(jié)構(gòu)：六連桿機(jī)構(gòu)和舉升機(jī)構(gòu)。在對六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析時可將六桿機(jī)構(gòu)分解為缸桿四桿機(jī)構(gòu)ABCD和斗桿四桿機(jī)構(gòu)BEFG兩個二級子機(jī)構(gòu)，顯然兩個四桿機(jī)構(gòu)只有符號上的差別，因此可以用代換符號的辦法來處理。 圖32缸桿機(jī)構(gòu)簡圖角度定義：—AD相對于AB的轉(zhuǎn)角，以AB為起始邊，逆轉(zhuǎn)為正。 (34) (35) —BC相對于BA的轉(zhuǎn)角，以BA為起始邊，逆轉(zhuǎn)為正。求解角度：對于缸桿機(jī)構(gòu)ABCD，以AB方向?yàn)閄軸正方向，A點(diǎn)為原點(diǎn)，Y軸方向符合右手定理，設(shè)CD相對于AB的投影角為δ。利用投影定理可知：AD+DC+CB=AB (36) 將上式在X，Y方向投影可得：X方向的投影： (37)Y方向的投影： (38)變換上兩式可得： (39) (310) 將上兩式等號兩邊平方相加變換可得： (311) 令： (312) (313) (314)則等式可化為： (315)以D點(diǎn)作為右手坐標(biāo)的原點(diǎn)，置DB位置矢量于該坐標(biāo)系單位矢量I的正方向，設(shè)II級組的初始形式參數(shù)M取正號，反之，M = 1，上式中式如果DC的j分量為正，則M = +1，反之，M = 1，上式中處處取負(fù)號。以下為特殊情況：如果 (316)則 (317) 在對四桿機(jī)構(gòu)測試程序針對上式得到結(jié)論之后，對RRR II級組的基本理論進(jìn)行回顧，如圖32，在上示四桿機(jī)構(gòu)中，AD, AB中的桿件之是機(jī)架。，在這個機(jī)構(gòu)中，有個二級組(自由度為零的運(yùn)動鏈稱為桿組，不能再分的桿組稱為基本桿組)，這個II級組是由三個轉(zhuǎn)動副和兩個構(gòu)件組合而成，故稱為II級組，基本組中的運(yùn)動副C即為KKK II級組的內(nèi)點(diǎn)，而運(yùn)動副D, B即為外點(diǎn)。通常，RRRII級組機(jī)構(gòu)在整個運(yùn)動過程中，如果內(nèi)點(diǎn)C在DB連線的某側(cè)，它永遠(yuǎn)就在該側(cè)。如果發(fā)生了C點(diǎn)從DB的側(cè)轉(zhuǎn)移到另側(cè)，則說明機(jī)構(gòu)本身含有不定因素。β1與β2的關(guān)系由圖31可知： (318) 則變換可得： (319) 圖33斗桿機(jī)構(gòu)簡圖求解角度β3可以用代換角度的方法求解，參數(shù)對應(yīng)關(guān)系為： (320)為此可設(shè)函數(shù)幾(a,b,c,d,bit)a，b，c，d為桿長，其中。為機(jī)架，d為輸入連架桿，b為輸出連架桿，bit為d相對于c的轉(zhuǎn)角，函數(shù)值為b相對于c的轉(zhuǎn)角，角度規(guī)定同缸桿機(jī)構(gòu)的角度規(guī)定。對于缸桿機(jī)構(gòu)ABCD和斗桿機(jī)構(gòu)BEFG，都面臨這樣一個問題：正反轉(zhuǎn)鉸接四連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動過程中，一般都具有兩個極限工作狀態(tài)，而在這兩種機(jī)構(gòu)中，可能在運(yùn)動過程中，既有正轉(zhuǎn)，又有反轉(zhuǎn)。下面分別對正反轉(zhuǎn)兩種情況進(jìn)行討論。正轉(zhuǎn)鉸接四連桿機(jī)構(gòu)的兩個極限工作狀態(tài)如圖34所示。 圖34正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)極限工作狀態(tài)當(dāng)“在區(qū)間上變化時，相應(yīng)地由變至，且有如下的對應(yīng)算式：當(dāng)時，對應(yīng)于 (321)當(dāng)時對應(yīng)于 (322) 定義，，： （323）以上各式只能求出小于的值，在鏟運(yùn)機(jī)設(shè)計中，可以保證前面三個傳動角處于0之間，所以前三式已經(jīng)夠用。但是對某些機(jī)構(gòu)來說有可能出現(xiàn)ADC的情況。為此令(25)式中ADC=，解出ADC。當(dāng)：則按下式計算傳動角ADC （324）斗底傾角的規(guī)定：軸正方向?yàn)檎较颍返着c水平線的夾角，逆轉(zhuǎn)為正。對于斗底傾角的計算結(jié)果，當(dāng)0時表示鏟斗收斗，為收斗角，當(dāng)0時，表示鏟斗卸載，為卸載角，給定一個動臂轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)斗油缸的長度a可以求出斗底傾角，求解方法是：將求解過程分解為兩個前后獨(dú)立的過程(只是一種假定，在實(shí)際中，這兩個過程是同時又疊加進(jìn)行的：(1) 轉(zhuǎn)斗過程：轉(zhuǎn)斗油缸由(鏟取位置時的安裝長度)變?yōu)閍鏟斗所轉(zhuǎn)的角度(2)動臂旋轉(zhuǎn)：動臂轉(zhuǎn)過后鏟斗所轉(zhuǎn)過的角度，這個角度分為兩部分：1)鏟斗隨