1、露天頂錘式鉆機以其獨有的鉆孔鑿巖特性在鑿巖設備市場中占有著重要的位置,頂錘鉆機不僅鉆孔速度快,而且效率損失很低。國內外目前對鉆孔效率、鉆機自動化、環(huán)境保護和節(jié)約能源等要求日益提高,技術先進、性能卓越和環(huán)保低碳的頂錘式鉆機在國內外有著廣泛的市場需求。頂錘式鉆機主要使用環(huán)境為露天礦山,同時也大面積應用于開挖建筑基底、電站、公路、港口等基建施工場合。
　　鉆臂的運動學特性影響著其自身的運動控制功能,而其工作范圍空間的大小則決定了頂錘鉆機

2、的工作范圍。工作范圍是判斷頂錘鉆機整機性能的重要的運動學指標之一;鉆臂動力學的特性直接決定著頂錘式鉆機的整機工作能力,其對鉆臂的整體結構設計和定位控制有重要的意義;所以,對頂錘式鉆機的鉆臂主要結構開展運動學以及動力學特性研究推理,并且優(yōu)化鉆臂臂架結構設計,擁有重要的理論研究意義和廣泛的應用前景。本文將結合項目實際情況,對頂錘式鉆機的鉆臂結構進行了如下分析和優(yōu)化設計。
　　首先根據設計參數設計好了鉆臂的三維實體模型。參照機器人學中的

3、機械手運動分析理論以及動力分析理論,使用D-H方法和牛頓-歐拉方法創(chuàng)建起鉆臂的運動學基本方程、動力學基礎方程。然后進行利用運動學和動力學理論對鉆臂整體進行了分析,完成了鉆臂基礎理論研究,并繪制了鉆臂的工作范圍空間。
　　其次結合NX和ADMAS建立起鉆機的虛擬樣機模型,對鉆機結構進行了優(yōu)化設計和分析。利用ANSYS計算軟件對鉆臂整體以及關鍵零部件進行分析計算。通過分析計算鉆臂的各種工況,校核了鉆臂及其關鍵零部件在特殊工況下的強度指