摘要：混凝土湿喷机是喷锚支护领域重要的工程设备,其臂架系统(或喷射机械手)主要用于调整混凝土喷出的方向与喷射的位置。但臂架系统驱动机构几何参数设计的不合理会导致臂架变幅过程中所需驱动力过大,从而造成液压系统工作负荷大、湿喷机工作能耗大等问题。针对上述问题,本文以某公司的一种混凝土湿喷机臂架系统为范例,基于动力学模型对该臂架系统驱动机构进行优化研究,从而减少臂架系统工作过程中所需驱动力。具体研究内容如下：(1)对臂架系统进行了三维建模与机构分析,分析可知该臂架系统为不完全开链的12连杆机构(包括两个闭环机构)。(2)利用拉格朗日动力学方程,建立臂架系统的动力学模型,即臂架系统驱动力的解析模型；并利用PRO/E验证了该动力学模型的合理性。(3)根据以上动力学模型分析臂架系统驱动机构几何参数对驱动力的影响,结果发现驱动机构有待进一步优化；并对湿喷机不同工况的驱动力进行动力学分析,分析得极端工况。(4)基于臂架系统的动力学模型,以极端工况下最大驱动力最小为目标,以保证运动空间、工作性能等条件为约束,建立了臂架系统驱动机构的优化模型。基于遗传算法对该优化模型进行求解。优化后的大臂最大驱动力相对优化前减少了24.38%,优化后的小臂最大驱动力相对优化前减少了40.27%。(5)使用优化后的驱动机构参数重新进行臂架系统的三维建模,并对优化后臂架系统的驱动力进行仿真实验验证,结果表明优化后臂架系统的驱动力相对优化前明显减少；另外,采用测量液压缸油压的实验方法,验证了臂架系统驱动力解析模型的正确性,表明优化后的臂架系统驱动机构是可行的。本文的研究成果为建立工程设备不完全开链机构的动力学模型及驱动机构优化研究提供了参考。