【摘要】：全方位推進(jìn)器是一種通過調(diào)距機(jī)構(gòu)控制葉片螺距角產(chǎn)生周期性變化,進(jìn)而產(chǎn)生全方位推力的新型推進(jìn)裝置,它可以為自治水下機(jī)器人提供良好的操縱性能以便安全、有效的完成水下勘測(cè)任務(wù)。常規(guī)推進(jìn)裝置通常由普通螺旋槳加操縱裝置(比如十字舵、槽道推進(jìn)器等)構(gòu)成,與其相比,全方位推進(jìn)器具有結(jié)構(gòu)緊湊、低速操縱性好、艇體外形連續(xù)、外形流體阻力小等優(yōu)點(diǎn),因此具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文以調(diào)距機(jī)構(gòu)為核心對(duì)全方位推進(jìn)器進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì),主要內(nèi)容如下:首先,在對(duì)已有的全方位推進(jìn)器的調(diào)距機(jī)構(gòu)進(jìn)行了比較和分析后,本文提出了一套新型的偏心盤并聯(lián)調(diào)距機(jī)構(gòu),此調(diào)距機(jī)構(gòu)引入了Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)偏心盤的3個(gè)移動(dòng)自由度,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)葉片螺距角的周期性調(diào)整。并通過幾何分析和自由度計(jì)算對(duì)此調(diào)距機(jī)構(gòu)的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。其次,基于矢量方程和牛頓-歐拉法建立了偏心盤并聯(lián)調(diào)距機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型,然后對(duì)其進(jìn)行了分析和計(jì)算,得出了在此調(diào)距機(jī)構(gòu)控制下葉片螺距角的周期變化規(guī)律為簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律,還得到了此調(diào)距機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中各個(gè)構(gòu)件的受力變化情況,然后通過尺寸綜合改善機(jī)構(gòu)的受力情況,提升了調(diào)距系統(tǒng)的剛度。然后,為研究全方位推進(jìn)器的水動(dòng)力特性,本文根據(jù)B型螺旋槳圖譜設(shè)計(jì)了一個(gè)全方位推進(jìn)器模型,采用Fluent計(jì)算流體力學(xué)軟件對(duì)此模型進(jìn)行了水動(dòng)力仿真計(jì)算,得到了全方位推進(jìn)器仿真模型的水動(dòng)力特性曲線,即在各種葉片螺距狀態(tài)下的軸向推力、扭矩,橫向推力大小和推進(jìn)效率,證明了全方位推進(jìn)器具有良好操縱性能和較高的推進(jìn)效率。最后,對(duì)全方位推進(jìn)器進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),然后通過有限元軟件ANSYS對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行了應(yīng)變和應(yīng)力分析,根據(jù)分析結(jié)果對(duì)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),保證了構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,剛度等性能。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U664.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2519436