本文關(guān)鍵詞：基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可變形水陸兩棲清理船設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：小型河道大多具有排澇、灌溉、蓄水等多種功能,但目前不少小型河道存在長(zhǎng)年失修,淤積嚴(yán)重,底質(zhì)污染和各種生活垃圾填塞等一系列問題,小型河道治理工作迫在眉睫。小型兩棲清理設(shè)備是目前最有效的能在小型河道中自由作業(yè)的設(shè)備之一,適用于城市小型河道中及濕地中使用的集水體漂浮垃圾收集、水草水葫蘆收割、清淤、挖掘功能為一體的設(shè)備。本課題基于現(xiàn)有兩棲設(shè)備的研究,設(shè)計(jì)適用于小型河道垃圾高效清理的水陸兩棲清理船,用以解決河道水上生活垃圾、水生腐敗植物、河道淤泥等各種清潔治理問題。本論文研究的主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)。(1)通過對(duì)國內(nèi)外小型河道各類垃圾清理設(shè)備現(xiàn)有產(chǎn)品以及相關(guān)學(xué)術(shù)研究成果的探究,針對(duì)兩棲清理船行走方案提出了橡膠輪胎-動(dòng)蹼明輪-履帶復(fù)合式兩棲船行走方案和基于柔性填充式劃板的兩棲船行走方案,對(duì)兩方案進(jìn)行了方案優(yōu)選。設(shè)計(jì)基于新型填充式劃板行走方案的水陸兩棲河道清理船。對(duì)填充式劃板行走方案中的填充式劃板進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),最后介紹了劃板式兩棲船行走方案中整船液壓功能屬具、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)并提出可變形船概念。(2)提出了基于4SPS/UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)單元模型的可變形兩棲船方案,以提高兩棲船非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的適應(yīng)性和水中工作時(shí)的單次裝載量;首先針對(duì)變形船期望運(yùn)動(dòng)要求,進(jìn)行并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)綜合和自由度求解;建立機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型;進(jìn)行機(jī)構(gòu)位置、速度和加速度數(shù)值求解;利用ADAMS軟件通過給定并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)特定位置和連續(xù)位置函數(shù),分別進(jìn)行機(jī)構(gòu)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解,為相應(yīng)的液壓缸驅(qū)動(dòng)控制策略的確定提供基礎(chǔ)。(3)考慮所設(shè)計(jì)兩棲船對(duì)于可變形的要求以及并聯(lián)機(jī)構(gòu)用柔性蒙皮對(duì)大變形、高強(qiáng)度和受力穩(wěn)定性的特殊要求,提出以十字形蜂窩結(jié)構(gòu)作為支撐的,硅橡膠面板為外包覆的可變形柔性蒙皮結(jié)構(gòu)。對(duì)十字蜂窩結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的拓?fù)湫螤詈妥冃螜C(jī)理進(jìn)行分析,探究了蜂窩結(jié)構(gòu)面內(nèi)方向以及垂直面內(nèi)方向的承載特性以及影響蒙皮變形性的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù),為十字蜂窩柔性蒙皮結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。(4)柔體填充式劃板可適用于兩棲船陸地及水中工作,陸地工作時(shí)劃板與地面會(huì)產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力以及大的劃板變形,為保證劃板破損漏氣時(shí)的短暫正常使用。首先建立了劃板與地面相互作用的力學(xué)接觸模型,求解劃板與地面間的三維應(yīng)力;其次對(duì)劃板破損漏氣狀態(tài)下的低胎壓內(nèi)支撐式劃板與地面系統(tǒng)的受力狀況進(jìn)行簡(jiǎn)要分析;最后選擇合適的劃板層材料并基于ANSYS軟件對(duì)填充式劃板和非填充式劃板在特定工況條件下的受力變形性進(jìn)行分析,探究所設(shè)計(jì)填充式劃板的支撐剛性和變形特性,為劃板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。本文所設(shè)計(jì)基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可變形水陸兩棲清理船可為進(jìn)一步設(shè)計(jì)研制高性能兩棲設(shè)備提供理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：水陸兩棲 清理船 并聯(lián)機(jī)構(gòu) 填充式劃板 仿真分析
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.2
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 課題研究背景和意義13-14
• 1.1.1 河道清理設(shè)備研究背景13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 河道清理設(shè)備國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 國外河道清理設(shè)備研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 國內(nèi)河道清理設(shè)備研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)與主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 小型河道水陸兩棲清理船整體方案設(shè)計(jì)22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 輪胎-明輪-履帶式復(fù)合行走方案22-27
• 2.2.1 方案一非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的工作分析23-27
• 2.3 柔體填充式劃板行走方案27-36
• 2.3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)27-29
• 2.3.2 行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)29-30
• 2.3.3 填充式劃板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-33
• 2.3.4 功能屬具設(shè)計(jì)33-35
• 2.3.5 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)35-36
• 2.4 實(shí)際應(yīng)用（方案驗(yàn)證）36
• 2.5 變形船方案的提出36-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第三章 變形船體用并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)綜合及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析38-60
• 3.1 引言38
• 3.2 基于方位特征集的機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合38-45
• 3.2.1 機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)39-41
• 3.2.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法41-42
• 3.2.3 3T2R機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合及方案優(yōu)選42-45
• 3.3 4SPS /UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析45-52
• 3.3.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立45-48
• 3.3.2 機(jī)構(gòu)位置正逆解分析48-49
• 3.3.3 機(jī)構(gòu)速度分析49-50
• 3.3.4 機(jī)構(gòu)加速度分析50-52
• 3.4 并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真52-59
• 3.4.1 ADAMS軟件簡(jiǎn)介52-53
• 3.4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析53-59
• 3.5 本章小結(jié)59-60
• 第四章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)用外包覆柔性蒙皮設(shè)計(jì)分析60-75
• 4.1 引言60-64
• 4.2 蜂窩單元概述64-65
• 4.3 十字柔性蒙皮變形機(jī)理65-68
• 4.4 十字柔性蒙皮力學(xué)性能分析68-74
• 4.4.1 十字蜂窩結(jié)構(gòu)面內(nèi)方向受力分析68-72
• 4.4.2 十字蜂窩結(jié)構(gòu)垂直平面方向受力分析72-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 第五章 行走裝置用填充式劃板有限元分析75-95
• 5.1 引言75
• 5.2 柔性體的物理建模方法75-76
• 5.3 彈簧質(zhì)點(diǎn)模型76-78
• 5.3.1 彈簧質(zhì)點(diǎn)模型變形分析76
• 5.3.2 彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)76-78
• 5.4 劃板與路面接觸應(yīng)力分布分析及力學(xué)模型建立78-83
• 5.4.1 劃板-路表接觸應(yīng)力影響因素79-80
• 5.4.2 劃板與路表接觸應(yīng)力數(shù)學(xué)模型80-83
• 5.5 低壓力內(nèi)支撐劃板系統(tǒng)受力分析83-85
• 5.5.1 內(nèi)支撐接地壓力84
• 5.5.2 內(nèi)支撐劃板系統(tǒng)滾動(dòng)阻力84-85
• 5.5.3 降低填充式劃板滾動(dòng)阻力的方法85
• 5.6 填充式劃板內(nèi)支撐和填充材料的選擇85-87
• 5.6.1 內(nèi)支撐基體材料的選擇85-86
• 5.6.2 內(nèi)填充柔性材料的選擇86
• 5.6.3 劃板外側(cè)結(jié)構(gòu)形式及材料86-87
• 5.7 有限元法概述87-90
• 5.7.1 有限元法分析基本步驟87-89
• 5.7.2 ANSYS有限元軟件簡(jiǎn)介89-90
• 5.8 填充式劃板有限元分析90-94
• 5.8.1 劃板三維模型的建立90-91
• 5.8.2 導(dǎo)入模型并選擇單元類型91
• 5.8.3 定義材料屬性91-92
• 5.8.4 劃分網(wǎng)格并施加約束和載荷92
• 5.8.5 模型求解與分析92-94
• 5.9 本章小結(jié)94-95
• 第六章 總結(jié)與展望95-96
• 6.1 全文總結(jié)95
• 6.1.1 論文研究的內(nèi)容95
• 6.1.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)95
• 6.2 課題展望95-96
• 參考文獻(xiàn)96-101
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果101-103
• 致謝103-104

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本文編號(hào)：528808