基于simulink 的铲运机连杆机构动力学建模

摘 要：连杆机构是地下铲运机的重要工作装置，其设计质量、动力学特性直接影响整机的生产率、工作性能。本文利用拉格朗日原理建立了地下铲运机连杆机构六连杆组铲掘过程和举升过程的动力学模型，得到了连杆初始位置角与液压缸输出的转矩之间关系，并在matlab/simulink 中建立相应的模块图，为其设计参数的确定提供了依据，为地下铲运机连杆机构的动力学仿真及动态性能研究奠定了基础。

关键词：地下铲运机；连杆机构；动力学模型；matlab/simulink；

1 引 言

    作为地下铲运机（LHD unit）的重要工作装置，连杆机构完成铲掘、举升、卸料等多个动作。由于其工作过程非常复杂，所以对连杆机构进行动力学研究显得尤为重要。而要研究连杆机构的动力学问题，必须首先建立其动力学模型。目前，对地下铲运机连杆机构的研究多采用三维软件实体建模，再导入ADAMS 中进行动力学分析。这种方法存在模型建立周期相对较长，研究比较复杂等问题。而利用simulink 建模，比通常求解机构动力学的方法更简洁、高效、准确、快速，而且可以方便、快捷地提供动力学仿真曲线。为此，本文通过建立连杆机构的拉格朗日动力学数学模型，导入matlab/simulink 工具箱，建立铲运机铲掘和举升两个主要工作过程连杆机构的转角与转斗液压缸和举升液压缸提供的转矩之间关系的仿真模型，为进一步分析研究连杆机构的动力学性能创造了条件。

2. 六连杆机构动力学模型建立

    铲运机在工作过程中，连杆机构^[1]受力最大主要出现在铲掘过程和举升过程中 ^[2] 所以对这两个工作过程进行动力学建模是十分必要的。

2.1 铲掘过程动力学模型建立