煤炭采样机械臂传动系统优化分析与仿真

"该文主要探讨了煤炭采样机械臂的传动系统优化设计与分析，通过对机械臂的建模和仿真，改善了其性能。优化后，机械臂的质量减轻，关节力矩波动减小，提升了传动系统的稳定性。文章通过ADAMS软件进行了动态仿真，观察了在特定工作轨迹下各关节的角度、角速度、角加速度以及电机力矩的变化。结果表明，优化设计有效，为后续的液压支架焊接机械臂改进提供了参考。" 在煤炭采样过程中，精确、高效的机械臂起着至关重要的作用。本文针对某煤炭采样机械臂的传动系统进行了深入研究。首先，建立了机械臂传动系统的优化模型，这个模型旨在减少机械臂的重量，降低关节力矩的波动，从而提高整个系统的运行平稳性。利用专业的仿真软件Matlab和ADAMS进行联合仿真，这种联合仿真技术结合了数学建模与动态模拟，能够更准确地预测和分析机械臂的实际运动特性。 通过仿真分析，发现在机械臂执行特定任务，如沿圆形轨迹运动时，不同关节的运动参数存在显著差异。例如，肩关节、大臂关节、小臂关节和腕部关节在特定时间点（4s和7.5s左右）的角速度和角加速度变化较大，这可能导致传动系统的不稳定性。而小臂自转关节和焊枪自转关节则在3至4.5s内经历大幅度变化，之后趋于平稳。这些变化直接影响了驱动关节电机的力矩输出，如肩关节电机和焊枪自转关节电机在前3s内的力矩为0，大臂关节电机的力矩则线性增加。 在执行圆形轨迹运动时，除焊枪自转关节外，其他五个驱动关节电机均出现瞬间力矩骤升，其中小臂关节电机的力矩最大可达1400Nm。在仿真过程中，大部分时间里电机的力矩变化幅度较小且保持稳定，显示出优化设计的效果。焊枪关节的电机力矩值相对较小，变化不大，这也反映了优化设计在降低能耗和提高效率方面的优势。 总结来说，本文通过焊接机械臂的动力学仿真，为改进煤炭采样机械臂的结构提供了理论依据。通过对各关节运动特性的观察和分析，验证了优化设计的有效性，并为后续的液压支架焊接机械臂的结构改进提供了参考。参考文献包括了多个关于ADAMS仿真和机械臂动力学分析的研究，显示了这一领域的深入研究和应用。通过这样的研究，可以持续提升煤炭采样机械臂的性能，确保煤炭品质检测的准确性和效率。