中国公路学报

作者：张新荣, 姚海林, 王瑜, 刘庆喜, 殷利建, 殷增辉, 冯坤鹏

单位：1. 长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室, 陕西西安 710064;2. 中建八局第二建设有限公司, 山东济南 250014;3. 中国人民解放军 91515部队, 海南 三亚 572000;4. 西安长大智能装备研究所有限公司, 陕西 西安 710018"],"fundList_en":["Key R & D Program of Shaanxi (2024GX-YBXM-164)

关键词：机械工程,运动性能,边坡骨架施工装备,运动学分析,运动学仿真

基金：陕西省重点研发计划项目(2024GX-YBXM-164)

针对新型公路边坡骨架施工装备在倾斜坡面完成轨迹化开槽、滑模施工任务时提出的运动性能需求问题，首先，通过对装备结构与工作原理的分析，提出以坡度、坡长等多方面适应性研究装备运动性能，结合施工任务特点选取适应性指标及运动参数，建立装备适应性评价体系。其次，以适应性评价指标为目标对装备进行运动学分析与仿真。运用改进D-H(Denavit-Hartenberg)参数法建立装备7自由度机械臂运动学模型，得到正运动学方程并求解，通过蒙特卡洛法仿真获得末端工作机构在初始、基准固定2种状态下的工作空间。利用ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)建立装备的虚拟样机模型，对典型施工工况下整机运动状态进行仿真，在考虑施工坡面及各构件约束作用下，测量末端工作机构运动参数。最后，开展样机施工试验，在规定坡面条件下完成骨架施工，验证装备各项适应性。研究得到主臂理论最大倾角为-75.85°，末端工作机构沿坡面纵向理论移动范围为9 990 mm，在构件及坡面约束作用下末端工作机构纵向移动范围为8 424 mm、伸入坡面最大深度290 mm、最大回转半径2 375 mm。研究结果表明，装备具有良好的坡面坡度、坡长、骨架尺寸、形状适应性，其运动性能能够满足复杂施工任务需求。研究为斜坡环境下，具有多方向与大范围移动特性装备的运动学研究提供一种新的视角，研究成果有助于推动公路边坡骨架施工装备及同类装备的工程化应用。

来源：2025年第10期

《中国公路学报》期刊编辑部

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