机床与液压

作者：杨小亮，巨静斋，祁贤业，田秀丰，丁超

单位：兰州资源环境职业技术大学智能制造学院；兰州兰石石油装备工程股份有限公司；兰州资源环境职业技术大学智能制造学院；兰州资源环境职业技术大学智能制造学院；兰州资源环境职业技术大学智能制造学院

关键词：3-DOF机械臂;动力学分析;机械手爪

基金：中央引导地方科技发展资金项目（23ZYQA312）；甘肃省省级人才项目（2025QNGR02）；兰州市科技发展指导性计划项目(2025-5-078)

针对超深井钻井作业中管柱处理耗时占比高（超过60%）、人工操作效率低且安全风险大的问题，对一种3-DOF石油钻修井排管机械臂进行动力学分析，旨在揭示机械臂在典型工况下的运动学与动力学特性，为机械臂的结构优化与驱动元件选型提供理论依据。建立机械臂虚拟样机，模拟其存放立根全流程，并对其进行动力学分析，揭示其目标位姿、速度和加速度与关节位移、速度和加速度的对应关系，以及关节力、力矩的变化规律。结果表明：双平行四边形机构对液压缸位移和速度具有线性放大作用，液压缸最大速度为35 mm/s时，机械手爪?Y?向最大速度达258 mm/s，位移行程满足1 900 mm作业要求；回转机构的最大角加速度为33.75°/s2，带负载最大扭矩为2 228 N·m，与理论计算值基本吻合；11阶段完整流程仿真显示，机械手爪质心轨迹与仿真阶段一致，验证了驱动函数及力变换的正确性。

来源：2026年第7期

《机床与液压》期刊编辑部

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