徐莉萍　崔彦斌　南晓青

摘要：在充分了解钢拱架安装机工况的基础上，运用Solidworks和ADAMS对机械臂进行三维实体建模和虚拟样机逆动力学仿真，对机械臂各液压缸铰点处的受力进行分析，获得液压缸工作中的最大负载值，为液压系统的设计做准备，为机构的整体设计提供了数据参考。

关键词：钢拱架安装机；虚拟样机；ADAMS仿真；逆动力学分析

中图分类号：U415.51 文献标志码：B

Abstract： On the basis of fully understanding the working condition of steel arch mounting machine， the three-dimensional entity model of mechanical arm was established with Solidworks and then imported into ADAMS for inverse dynamic simulation. The maximum load of each hydraulic cylinder in working state was obtained by analyzing the force at the hinge joints of hydraulic cylinder， which could be the preparation for the design of hydraulic systems and provide data references for further research on integrated design.

Key words： steel arch mounting machine； virtual prototype； ADAMS simulation； inverse dynamic analysis

0 引 言

钢拱架安装机是一种专用于安装隧道支护结构的工程机械装置，它在隧道等地下作业中发挥着重要作用[1-2]。目前，中国在隧道建设方面发展很滞后，特别是钢拱架安装机这一关键技术和国外发达国家相比还有很大差距[13]。在国内，隧道施工中大多钢拱架安装设备是从国外进口的，不但价格昂贵，而且也不适用于中国的地质环境，所以研发出一款适合中国施工用的钢拱架安装机已成为隧道施工技术中的当务之急。

1 钢拱架安装机结构设计

1.1 机械手臂的功能与组件

钢拱架安装机的机械手臂动作与人手臂动作极其相似，它通过一系列相互动作，以及对工作路径和姿态的不断调整，最终把钢拱架安装到目标位置。机械手臂主要由大小臂工作机构、手部调整机构和抓持机构组成，它们分别依靠大臂液压缸、小臂液压缸和手部调整液压缸的伸缩以及手部液压马达的旋转实现驱动[4-5]。

1.2 机械手臂零件的建模与装配

虽然ADAMS软件可以完成简单零件的三维几何建模，但是对于较复杂的钢拱架安装来说并不方便。……