基于ADAMS的振动式挖掘铲运动分析

张奎 黄明慧

贵州电子信息职业技术学院，贵州凯里

自主研发的小型鱼腥草收获机的挖掘装置采用了振动式挖掘铲。振动式挖掘铲相对于传统的固定式挖掘铲，牵引力只是固定挖掘铲的33%，质量大约是固定挖掘铲的10%，能够有效地提高碎土能力[1]。根据一代样机的田间试验可知，振动式挖掘铲在工作时出现壅土现象和稳定性差等问题（如图1所示），而影响振动式挖掘铲壅土和稳定性的主要因素是挖掘铲的质心加速度[2-5]。何晓芬等[6,7]只是确定了挖掘铲的基本参数（刃切口夹角θ、挖掘铲入土角α、铲的长度L、铲的宽度B）、各杆（曲柄、连杆、中吊杆、后吊杆）的长度和安装位置（如图2所示），没有对振动式挖掘进行运动分析，从而无法得到振动式挖掘铲最佳工作时各关键参数值。基于此，建立振动式挖掘铲质心加速方程，以得到各杆影响挖掘铲质心加速度大小的程度，随后使用ADAMS对挖掘铲进行优化设计，以便得到挖掘铲最佳工作时各参数。

1 挖掘铲的工作原理

如图3所示动力由拖拉机通过皮带传到动力输入轮1，动力输入轮1通过变速箱2和链条再把动力传到链轮3，链轮3带动传动轴转动，传动轴再把动力传到曲柄4，曲柄4最后通过连杆和中吊杆把运动传递给挖掘铲，把旋转运动转化为往复运动，从而实现挖掘铲的工作。

图 1 小型鱼腥草收获机壅土现象

2 挖掘铲运动方程的建立及分析

以O为原点，当曲柄OA运动到左极限位置时，L1与L2共线，以此建立x轴，垂直x轴建立y轴，向右为x轴的正方向，向上为y轴的正方向，建立Oxy直角坐标系（如图4所示）。……