赵 悟 ， 晓 辉 ， 力超 ， 雒 杨 王 鹏
ＺＨＡ Ｏ ｕ，ＬＵ Ｏ ａｏ— Ｗ Ｘｉ ｈｕｉ ，ＹＡ ＮＧ — Ｌｉｃｈａｏ，Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｐｅｎｇ
长 安 大 学 道 路 施 工 技 术 与 装 备 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 西 西 安 ７１ ０ ４ 陕 ０６
Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒ ｏｒ ｏｒＨ ｉ ａｔ ｙ ｆ ｇｈｗ ａｙ Ｃｏｎｓ ｒ ｔ ｕｃｔｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌ ｉ ｏｇｙ ａｎｄ Ｅｑｕｉ ｐｍ ｅｎ ｉ ｓ ｒ Ｅｄｕｃ ｉ ｔ ｏｆ Ｍ ｎｉｔ ｙ ｏｆ ａｔｏｎ， Ｃｈａｎｇ’ Ｕ ｎｉ ａｎ ｖｅｒ ｓｉｙ，Ｘｉ ｔ ’ ７１００６４，Ｓｈａａｎｘｉ ｈｉ ａｎ ，Ｃ ｎａ
检 测 虚 拟 样 机 各 机 构 干 涉 问 题 ， 加 亮 显 示 ， 明 实 体 模 无 表
型 没有 干涉部 件 。
３ 基 于 ＡＤＡＭ Ｓ 载 式 绿 篱 修 剪 机 的 运 动 学 仿 真 ￣
车 载式 绿 篱修剪 机 的主要 技术 参数 是衡 量其 工作 性
能 的 重 要 指 标 ，也 是 评 估 绿 篱 修 剪 机 仿 真 与 优 化 样 机 效
个 移 动 副 、 个 固 定 副 、 个 运 动 副 ，整 个 模 型 有 ０ 自 由 ２ ３ 个 度 。模 型 没 有 多 余 约 束 ， 验 正 确 。 检
液 压 缸 的 驱 动 力 是 工 作 装 置 运 动 的原 动 力 ．故 在 液 压 缸 缸 筒 和 液 压 缸 活 塞 杆 间 添 加 驱 动 运 动 学 驱 动 以 时 间 函数 的形 式确 定 刚体 间移 动 的运动 学 方程 。仿真 时采 用 ＡＤＡＭＳ系 统 提 供 的 阶 跃 函 ￣ Ｓ ＥＰ函 数 来 完 成 油 缸 运 Ｔ
【 ｓｒｃ Ａｂ ｔａ ｔ】 Ｔ ｅｏ ｅａｌ ｅ ｉｎｏ ｅ ｉ ｌ ｅ ｇ ｒ ｍｅ ｏ ｄ ｃｅ ｉ ｈ Ｄ ｍ ｏ ｅｌ ｇｓ ｆ ｒ ｒ／ ， ｈ ｖ ｒｌｄ ｓｇ ｆ ｈｃ ａ ｈ ｄ ｅｔｉ ｖ ｕ ｒ ｍ ｒｉ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄｗ ｔ ｔ ｅ３ ｄ ｌ ｏｔ ｅ Ｐｏ Ｅ ｓ ｈ ｉ ｎ ｗａ
置 。工 作 装 置 是 绿篱 修 剪 机 械 的 主要 组 成 部 分 之 一 ． 主
刀 一刀 盘 机 构 又 是 绿 篱 修 剪 机 工 作 装 置 的 核 心 ． 其 工 作 环 境 复 杂 多 变 ， 续 作 业 时 间 较 长 。 载 式 绿 篱 修 剪 机 总 持 车 体 结 构 如 图 １ 示 。 文 主 要 以 车 载 式 绿 篱 修 剪 机 作 为 虚 所 本
有 十 分重 要 的意 义 ． ．
拟样 机技 术 实 现的研 究对 象 ，对修 剪 机工 作 装置 进 行仿
真分析。
管 线拖链 伸 缩液 压 Ｔ 静臂 举升 液压 缸 回转 底 座
图１
绿 篱 修 剪 机 的 总 体 结构
１ 车 载式绿 篱修 剪机 的结构
从 系 统 仿 真 建 模 的 角 度 来 看 ， 车 载 式 绿 篱 修 剪 机 械 系统 包 括 底 盘 车 总 成 、 转 机 构 总 成 、 臂 总 成 和 工 作 装 回 大
ａｎｄ ｔ ｍ ｏｄｅｌ ｏｒｈｅｄｇｅ ｔ ｉ ｍ ｅｒｉ ｈｅ ｆ ｒｍ ｓ ｅｓｔ ｉ ａｂｌ ｓｈｅｄ． Ｔｈｅ ｋｉ ｎｅｍ ａ ｉ ｔｃｓ ａｎｄ ｄｙｎａｍ ｉ ｍ ｕｌ ｉ ｃｓ ｓｉ ａｔｏｎｓ ｏｆ ｗ ｏｒ ｉ ｄｅｖｉ ｆ ｋｎｇ ｃｅ ｏ
缸 两 铰 点 处 建 立 测 量 （ ａｕｅ ． 义 测 量 特 征 为 铰 点 支 ｍｅ ￣ ｒ ） 定
对 机 构 可 能 出 现 的 运 动 “ 点 ”、 碰 撞 ” 位 置 进 行 死 “ 等
检 测 ， 保 证 工 作 装 置 能 正 常 工 作 。 利 用 Ｐ ｏＥ 件 动 态 以 ｒ／ 软
用 了 由 底 向 上 的 设 计 方 法 ，这 种 方 法 可 以 有 效 地 控 制 工
作 装 置 各 零 部 件 之 间 的 约 束 关 系 ，从 整 体 上 对 各 个 零 部
件 进 行 观 察 ，还 可 以 根 据 设 计 的 需 要 对 装 配 件 中 的 零 件
进行 修 改 。车 载式 绿 篱修 剪 机 的三 维 实体 模 型 如 图２ 所
们 对 绿 篱 修 剪 的 造 型 、修 剪 平 整 度 及 修 剪 速 度 的 要 求 也
越来 越 高 。车 载式 绿 篱修 剪 机械 打 破 了传 统 的人 工修 剪 模 式 ， 幅 度 提 高 了 劳 动 生 产 率 和 修 剪 作 业 质 量 ， 有 广 大 具 阔 的 市 场 前 景 和 社 会 效 益 … 在 绿 篱 修 剪 机 产 品 的 设 计 开 发 过 程 中 ，利 用 虚 拟 样 机 技 术建 立 产 品的三 维 模 型 ．在生 产 制造 产 品 前对 样 机 模 型 的 结 构 进 行 合 理 有 效 的 运 动 学 、 力 学 分 析 ， 到 优 动 得 化 和 改 进 的 设 计 方 案 ， 开 发 实 用 、 靠 的 绿 篱 修 剪 机 具 对 可
示 ， 篱 修 剪 机 刀 盘 的 实 体 模 型 如 图 ３ 示 绿 所
圜４ 绿 篱 修 剪 机 动 力 学 模 型
装 置 上 ， 对 搭 载 它 的 底 盘 车 不 作 研 究 ． 因 此 定 义 地 基 （ｒｕ ｄ作 为 其 他 刚 体 运 动 的 参 考 基 准 ． 以 装 配 模 型 中 ｇｏ ｎ ） 并
在 ＡＤＡＭＳＶｉｗ中 ， 绿 篱 修 剪 机 刀 头 主 刀 中 心 点 处 ／ ｅ 在
及 回 转 避 让 等 功 能 ，其 动 作 形 式 包 括 大 臂 伸 缩 、 大 臂 举
升／ 降 、 头 翻 转 、 刀旋 转 、 盘 回转 等 ． 干 涉 问题 下 刀 主 底 其
尤显 突 出 、 杂 。 复
文 献标 志 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： ０ ０ ０ ３ ２ １ ） ２ ０ ７ —０ １ ０ — ３ Ｘ（ ０ ０ １ — ０国 高 速 公 路 的 快 速 发 展 以 及 人 们 环 保 意 识 的
日益提 高 ， 速 公路 绿 篱 以及 城市 绿 化面 积 不 断增 加 ． 高 人
避 免 运 动 部 件 的 干 涉 是 车 载 式 绿 篱 修 剪 机 设 计 中 的 定 驱 动 函 数 ， 整 个 动 作 仿 真 时 间 设 定 ２ ５ ｓ 步 数 设 为 ３ ，
个 关 键 问题 。 篱 修 剪 机 要 实 现 低 位 打 草 、 位 剪 枝 以 绿 高 ５ ０， 用 Ｋｉｅ ｔ ｓ 解 器 进 行 求 解 】 ０ 利 ｎ ｍａｉ 求 ｃ
动 的驱动 设 定 。
ｌＩ 璺３ 绿 ｊ｝ 剪 机 刀 盘 三 维 买 体 模 型 襄修
本 次仿 真 中 ，液压 缸 的运动 速 度 设定 为３ ｉ ｓ ． ０ ｒ ｎ． ａ
刀 盘 翻 转 角 速 度 设 定 为 １ｒ ｒｉ～， 采 用 顺 序 动 作 方 式 设 ・ ｎ ａ
２２ 车 载 式 绿 篱 修 剪 机 三 维 模 型 的 干 涉 检 查 ．
２ 车 载 式 绿 篱 修 剪 机 三 维 模 型 的 建 立 与 装 配
２１ 零 部 件 三 维 模 型 的 建 立 ．
绿 篱 修 剪 机 的 零 件 结 构 形 式 各 不 相 同 ． 根 据 设 计 要
Ｒ Ｍ ＣＭ
…。 山 。 …
求 ， Ｐ ｏＥ中 采 用 基 本 建 模 方 法 ： 形 截 面 通 过 拉 伸 、 在 ｒ／ 图 旋 转 、 描 、 孔 、 槽 、 合 等 形 成 基 本 特 征 实体 。 本 文 采 扫 打 挖 混
【 键 词 】 载 式 绿 篱 修 剪 机 ； ＤＡＭ ＡＮ Ｙ ； 真 关 车 Ａ Ｓ； Ｓ Ｓ 仿
【 ｙｗ ｏ ｄ Ｋｅ ｒ ｓ】ｖ ｈｃ ｌｒ ｅ ｇ ｒ ｅ ｉｕａ ｄ ｅｔｊ ｅ ＡＭＳ ＡＮＳ ； ｉ ｌｔ ｎ ｈ ｍｍ ｒＡＤ ； ＹＳ ｓｍｕａｉ ｏ
中 图 分 类 号 ： １ ． Ｕ４ ８３
设 备管理 ＆ 维 修技术
Ｅ ｕｐ ｅ ｔＭ ａ ａ ｅ ｎ ＆ Ｍ ａｎｅ ａ ｃ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｑ ｉｍ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｉｔｎ ｎ ｅ ｃ ｎ ｌｇ Ｔ
车 载 式 绿 篱 修 剪 机 的 设 计 与 仿 真
Ｄ ｅ ｉ ｎ ａ ｍ ｕｌ ｔｏ ｏ ｅ ｃ ａ ｅ ｅ Ｔｒ ｍ ｍ ｅ ｓ ｇ ｎｄ Ｓｉ ａ ｉ ｎ ｆＶ ｈｉ ｕｌ ｒＨ ｄｇ ｉ ｒ
能 参 数 的 组 成 部 分 。本 文 采 用 了美 国 ＭＳ Ｃ公 司 的ＡＤＡＭＳ
仿 真软 件 ， 够 进行 运 动 学 、 力 学和 准 静 力学 分 析 ， 能 静 以
及 线 性 和 非 线 性 动 力 学 分 析 利 用 Ｐ ｏＥ与 ＡＤＡＭＳ的 双 向 ｒ／ 数 据 交 换 ， ＡＤＡＭＳ 境 中 建 立 绿 篱 修 剪 机 动 力 学 仿 真 在 环
ｈｅｄｇｅ ｒｍ ｍ ｅｒａｒ ｃａｒ ｉ ｔｉ ｅ ｅｄ ｏｕｔｗ ｉｈ Ａ ＤＡ Ｍ Ｓ ｒ ｔ ａｎｄ Ｎ ＳＹＳ Ｔｈｅ ｎｅｍ ａｔｃｓ ｐａｒ Ａ ｋｉ ｉ ａｍ ｅ ｅｒ ｔ ｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｗ ｏｒ ｎｇ ｒ ｋｉ ａｎｇｅ ｅ ａｒ ｏｂｔ ｎｅｄ ｅｌ ａｓ ｔ ｂｒ ｏｒ ａｉ ａｓ ｗ ｌ ｈｅ ｖｉ ａｔ ｙ ｃｈａｒ ｔ ｉ ｉ ａｃ ｅｒｓｔｃｓ ｏｆｃｕｔ ｅｒ ｔ ｈｅａｄ ｈｉ ａｒｈｅｄｇｅ ｒｍ ｍ ｅｒ ｃｕｌ ｔｉ ． ｗ ｈｉ ｏｖｉ ｃｈ ｐｒ ｄｅｓ ｂａｓｓ ｆ ｅａ ｉ ｏｒｒ ｓｏｎ ａｂｌ ｅ ｄｅｓｉ ｇｎ ｏｆｖｅ—
的 地 面 代 表 地 基
根 据 部 件 间 的 运 动 关 系 ， 义 刚 体 间 的 约 束 副 。 工 定 在 作 装置 中有 两种 运动 ，即活塞 杆 与缸筒 间 的移 动及 其他
图 ２ 车 载 式 绿 篱 修 剪机 三 维 实 体 模 型