船用螺旋槳并聯(lián)磨削機構(gòu)虛擬樣機設(shè)計與仿真研究
發(fā)布時間:2021-03-01 13:31
船舶是經(jīng)濟全球化的強力推進(jìn)器,其核心零部件螺旋槳加工后易產(chǎn)生靜不平衡,造成機械振動、軸系傳動效率降低等影響。本文針對大型船用螺旋槳靜不平衡余量加工自動化程度低、難度大等問題,開展螺旋槳并聯(lián)磨削機構(gòu)設(shè)計、運動學(xué)與動力學(xué)仿真分析、虛擬樣機驗證等方面的研究,主要研究內(nèi)容及成果如下:基于螺旋槳立式靜不平衡檢測原理,選取不同規(guī)格螺旋槳進(jìn)行檢測實驗,結(jié)果表明:成品檢測階段的螺旋槳,其靜不平衡余量檢測值與行業(yè)許用值的差值可控制在合理范圍之內(nèi),且該差值可通過磨削槳葉表面公差余量去除。結(jié)合實驗結(jié)果與靜不平衡余量分配原則,提出了一種螺旋槳靜不平衡余量加工方案。設(shè)計了一種大型螺旋槳靜不平衡余量并聯(lián)磨削機構(gòu),根據(jù)末端磨削執(zhí)行器位姿,推導(dǎo)其位置反解數(shù)學(xué)模型。采用蒙特卡洛法,研究動平臺外接圓直徑d等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸對其工作空間的影響規(guī)律,結(jié)果表明:參數(shù)d變化時工作空間大小改變不明顯,且為了避免干涉取其值為250mm;通過增大刀具下表面中心點至動平臺質(zhì)心的垂直距離h,可使工作空間在y軸方向兩側(cè)延伸,但無實際意義,故取h為120mm;诜潜J叵到y(tǒng)拉格朗日方程,建立了并聯(lián)磨削機構(gòu)動力學(xué)模型。結(jié)合虛功原理,求解了各滑塊軸向...
【文章來源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 選題背景與意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 靜不平衡檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.2 曲面加工設(shè)備研究現(xiàn)狀
1.2.3 并聯(lián)機構(gòu)研究現(xiàn)狀
1.2.4 研究中存在的不足
1.3 主要研究內(nèi)容
1.4 本章小結(jié)
第二章 螺旋槳靜不平衡余量加工方案設(shè)計
2.1 螺旋槳幾何特征與制造工藝
2.1.1 幾何特征
2.1.2 制造工藝
2.2 螺旋槳靜不平衡檢測工藝
2.2.1 立式靜不平衡檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
2.2.2 立式靜不平衡檢測系統(tǒng)工作原理
2.2.3 靜不平衡余量分配
2.3螺旋槳靜不平衡檢測實驗
2.3.1 實驗?zāi)康呐c步驟
2.3.2 實驗結(jié)果分析
2.4 靜不平衡余量加工方案
2.5 本章小結(jié)
第三章 并聯(lián)磨削機構(gòu)位置反解與工作空間分析
3.1 靜不平衡余量加工裝置構(gòu)型
3.2 并聯(lián)磨削機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.3 并聯(lián)磨削機構(gòu)位置反解分析
3.3.1 三維空間位姿描述
3.3.2 機構(gòu)整體描述
3.3.3 位置反解分析
3.4 并聯(lián)磨削機構(gòu)工作空間研究
3.4.1 工作空間概述
3.4.2 影響因素分析
3.4.3 工作空間求解
3.5 本章小結(jié)
第四章 并聯(lián)磨削機構(gòu)動力學(xué)性能分析
4.1 并聯(lián)磨削機構(gòu)動力學(xué)建模
4.1.1 非保守系統(tǒng)拉格朗日方程
4.1.2 機構(gòu)動能分析
4.1.3 機構(gòu)勢能分析
4.1.4 動力學(xué)模型搭建
4.2 不同位姿下滑塊驅(qū)動力仿真分析
4.2.1 驅(qū)動力影響因素分析
4.2.2 升沉運動距離對驅(qū)動力的影響
4.2.3 俯仰角度對驅(qū)動力的影響
4.2.4 側(cè)傾角度對驅(qū)動力的影響
4.3 復(fù)合位姿下滑塊驅(qū)動力仿真分析
4.4 本章小結(jié)
第五章 并聯(lián)磨削機構(gòu)虛擬樣機仿真
5.1 虛擬樣機模型搭建
5.2 仿真目的與步驟
5.3 運動學(xué)仿真分析
5.3.1 位置反解驗證
5.3.2 運動學(xué)性能分析
5.4 動力學(xué)仿真分析
5.4.1 升沉運動仿真驗證與分析
5.4.2 俯仰運動仿真驗證與分析
5.4.3 側(cè)傾運動仿真驗證與分析
5.5 復(fù)雜曲面加工仿真驗證
5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
在校期間申請的發(fā)明專利
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]可調(diào)螺距螺旋槳單葉靜平衡試驗臺研制[J]. 王超,蘇世杰,付靈懿,楊逸琳,張超. 中國機械工程. 2018(23)
[2]Dynamic Accuracy Design Method of Ultra-precision Machine Tool[J]. Guo-Da Chen,Ya-Zhou Sun,Fei-Hu Zhang,Li-Hua Lu,Wan-Qun Chen,Nan Yu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(01)
[3]基于蒙特卡洛法的模塊化機器人工作空間分析[J]. 苑丹丹,鄧三鵬,王仲民. 機床與液壓. 2017(11)
[4]船舶制造企業(yè)融資問題與應(yīng)對對策[J]. 房麗. 中國管理信息化. 2017(08)
[5]Exe-Variant并聯(lián)模塊靜剛度分析[J]. 陶兆勝,彭澎,趙艷芹. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2017(04)
[6]Position, Singularity and Workspace Analysis of 3-PSR-O Spatial Parallel Manipulator[J]. SHAO Jiejie,CHEN Wenyu,FU Xin. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(03)
[7]三自由度驅(qū)動冗余并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)建模與試驗[J]. 牛雪梅,高國琴,劉辛軍,鮑智達(dá). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2013(16)
[8]航空結(jié)構(gòu)件加工的新一代數(shù)控機床——解讀Ecospeed領(lǐng)悟機床設(shè)計之道[J]. 張曙. 金屬加工(冷加工). 2012(03)
[9]Simulink和SimMechanics環(huán)境下并聯(lián)機器人動力學(xué)建模與分析[J]. 王英波,黃其濤,鄭書濤,韓俊偉,許宏光. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2012(01)
[10]大型船用螺旋槳懸掛式高精度靜平衡機研究與實驗[J]. 李宇玲,郭武,吳上生. 機械設(shè)計與制造. 2011(06)
博士論文
[1]幾種混聯(lián)/并聯(lián)臂手機構(gòu)運動與動力學(xué)研究[D]. 王鵬.燕山大學(xué) 2017
[2]機器人磨削葉片關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 趙揚.吉林大學(xué) 2009
[3]混聯(lián)研拋機床開放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及其插補算法研究[D]. 韓霜.吉林大學(xué) 2007
碩士論文
[1]船用螺旋槳混聯(lián)加工裝置PA數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)[D]. 張東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]五自由度并聯(lián)調(diào)姿平臺機構(gòu)學(xué)研究[D]. 潘秋月.燕山大學(xué) 2013
[3]大型艦船用螺旋槳五軸加工技術(shù)研究[D]. 鄒孝明.華中科技大學(xué) 2007
[4]船用螺旋槳曲面造型及五軸數(shù)控加工刀位規(guī)劃[D]. 楊延峰.大連理工大學(xué) 2005
本文編號:3057553
【文章來源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 選題背景與意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 靜不平衡檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.2 曲面加工設(shè)備研究現(xiàn)狀
1.2.3 并聯(lián)機構(gòu)研究現(xiàn)狀
1.2.4 研究中存在的不足
1.3 主要研究內(nèi)容
1.4 本章小結(jié)
第二章 螺旋槳靜不平衡余量加工方案設(shè)計
2.1 螺旋槳幾何特征與制造工藝
2.1.1 幾何特征
2.1.2 制造工藝
2.2 螺旋槳靜不平衡檢測工藝
2.2.1 立式靜不平衡檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
2.2.2 立式靜不平衡檢測系統(tǒng)工作原理
2.2.3 靜不平衡余量分配
2.3螺旋槳靜不平衡檢測實驗
2.3.1 實驗?zāi)康呐c步驟
2.3.2 實驗結(jié)果分析
2.4 靜不平衡余量加工方案
2.5 本章小結(jié)
第三章 并聯(lián)磨削機構(gòu)位置反解與工作空間分析
3.1 靜不平衡余量加工裝置構(gòu)型
3.2 并聯(lián)磨削機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.3 并聯(lián)磨削機構(gòu)位置反解分析
3.3.1 三維空間位姿描述
3.3.2 機構(gòu)整體描述
3.3.3 位置反解分析
3.4 并聯(lián)磨削機構(gòu)工作空間研究
3.4.1 工作空間概述
3.4.2 影響因素分析
3.4.3 工作空間求解
3.5 本章小結(jié)
第四章 并聯(lián)磨削機構(gòu)動力學(xué)性能分析
4.1 并聯(lián)磨削機構(gòu)動力學(xué)建模
4.1.1 非保守系統(tǒng)拉格朗日方程
4.1.2 機構(gòu)動能分析
4.1.3 機構(gòu)勢能分析
4.1.4 動力學(xué)模型搭建
4.2 不同位姿下滑塊驅(qū)動力仿真分析
4.2.1 驅(qū)動力影響因素分析
4.2.2 升沉運動距離對驅(qū)動力的影響
4.2.3 俯仰角度對驅(qū)動力的影響
4.2.4 側(cè)傾角度對驅(qū)動力的影響
4.3 復(fù)合位姿下滑塊驅(qū)動力仿真分析
4.4 本章小結(jié)
第五章 并聯(lián)磨削機構(gòu)虛擬樣機仿真
5.1 虛擬樣機模型搭建
5.2 仿真目的與步驟
5.3 運動學(xué)仿真分析
5.3.1 位置反解驗證
5.3.2 運動學(xué)性能分析
5.4 動力學(xué)仿真分析
5.4.1 升沉運動仿真驗證與分析
5.4.2 俯仰運動仿真驗證與分析
5.4.3 側(cè)傾運動仿真驗證與分析
5.5 復(fù)雜曲面加工仿真驗證
5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
在校期間申請的發(fā)明專利
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]可調(diào)螺距螺旋槳單葉靜平衡試驗臺研制[J]. 王超,蘇世杰,付靈懿,楊逸琳,張超. 中國機械工程. 2018(23)
[2]Dynamic Accuracy Design Method of Ultra-precision Machine Tool[J]. Guo-Da Chen,Ya-Zhou Sun,Fei-Hu Zhang,Li-Hua Lu,Wan-Qun Chen,Nan Yu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(01)
[3]基于蒙特卡洛法的模塊化機器人工作空間分析[J]. 苑丹丹,鄧三鵬,王仲民. 機床與液壓. 2017(11)
[4]船舶制造企業(yè)融資問題與應(yīng)對對策[J]. 房麗. 中國管理信息化. 2017(08)
[5]Exe-Variant并聯(lián)模塊靜剛度分析[J]. 陶兆勝,彭澎,趙艷芹. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2017(04)
[6]Position, Singularity and Workspace Analysis of 3-PSR-O Spatial Parallel Manipulator[J]. SHAO Jiejie,CHEN Wenyu,FU Xin. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(03)
[7]三自由度驅(qū)動冗余并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)建模與試驗[J]. 牛雪梅,高國琴,劉辛軍,鮑智達(dá). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2013(16)
[8]航空結(jié)構(gòu)件加工的新一代數(shù)控機床——解讀Ecospeed領(lǐng)悟機床設(shè)計之道[J]. 張曙. 金屬加工(冷加工). 2012(03)
[9]Simulink和SimMechanics環(huán)境下并聯(lián)機器人動力學(xué)建模與分析[J]. 王英波,黃其濤,鄭書濤,韓俊偉,許宏光. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2012(01)
[10]大型船用螺旋槳懸掛式高精度靜平衡機研究與實驗[J]. 李宇玲,郭武,吳上生. 機械設(shè)計與制造. 2011(06)
博士論文
[1]幾種混聯(lián)/并聯(lián)臂手機構(gòu)運動與動力學(xué)研究[D]. 王鵬.燕山大學(xué) 2017
[2]機器人磨削葉片關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 趙揚.吉林大學(xué) 2009
[3]混聯(lián)研拋機床開放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及其插補算法研究[D]. 韓霜.吉林大學(xué) 2007
碩士論文
[1]船用螺旋槳混聯(lián)加工裝置PA數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)[D]. 張東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]五自由度并聯(lián)調(diào)姿平臺機構(gòu)學(xué)研究[D]. 潘秋月.燕山大學(xué) 2013
[3]大型艦船用螺旋槳五軸加工技術(shù)研究[D]. 鄒孝明.華中科技大學(xué) 2007
[4]船用螺旋槳曲面造型及五軸數(shù)控加工刀位規(guī)劃[D]. 楊延峰.大連理工大學(xué) 2005
本文編號:3057553
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