發(fā)布時(shí)間：2017-07-15 18:26

  本文關(guān)鍵詞：AUV兩自由度并聯(lián)矢量推進(jìn)器設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)作為一種高效的傳感器搭載平臺(tái),已經(jīng)成為海洋勘察裝備的主要發(fā)展方向。隨著海洋技術(shù)的發(fā)展和勘察范圍的增加,水下勘查工作的復(fù)雜度和危險(xiǎn)性以及對(duì)AUV性能的要求日益提升,因此良好的操縱性和機(jī)構(gòu)可靠性對(duì)于拓展AUV的探測任務(wù)范圍和提高水下生存能力至關(guān)重要。傳統(tǒng)舵面式推進(jìn)操縱系統(tǒng)雖然在航速相對(duì)較高的條件下能保持很好的轉(zhuǎn)向效果,但在低航速時(shí)操舵效率會(huì)急劇下降甚至失效。而使用矢量推進(jìn)器則能通過直接改變推進(jìn)力的方向大幅度提高AUV的操縱性。尤其在低速航行的情況下,能夠使AUV獲得足夠的機(jī)動(dòng)性以適應(yīng)水下勘查工作的需要。此外,在AUV中廣泛使用的矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)多為單一電機(jī)控制單一自由度的機(jī)構(gòu),即串聯(lián)機(jī)構(gòu)。相比并聯(lián)機(jī)構(gòu),串聯(lián)機(jī)構(gòu)本身存在機(jī)構(gòu)剛度差、承載能力較低、難以避免大體積箱體類零件運(yùn)用等問題。為了避免上述問題,本文將并聯(lián)機(jī)構(gòu)引入AUV矢量推進(jìn)器中,以一款兩自由度并聯(lián)球面機(jī)構(gòu)為主體加以相應(yīng)改進(jìn)完成矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及相關(guān)計(jì)算。首先,論文提出了并聯(lián)矢量推進(jìn)的構(gòu)型。在原有三桿球面機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上將主推電機(jī)從動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)到機(jī)架上,增加了傳動(dòng)支鏈將主推電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到螺旋槳軸系中,減小了機(jī)構(gòu)的慣量以及作動(dòng)電機(jī)的負(fù)荷,進(jìn)一步優(yōu)化了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。在機(jī)構(gòu)初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并確定了并聯(lián)矢量推進(jìn)器的主體尺寸。并對(duì)其進(jìn)行構(gòu)型分析,求出了推進(jìn)器末端處于運(yùn)動(dòng)空間不同位置時(shí)作動(dòng)桿桿長變化的情況。對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)做了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和求解。然后,通過虛功原理和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析結(jié)果對(duì)并聯(lián)矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)做了動(dòng)力學(xué)分析,求出了作動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨機(jī)構(gòu)末端運(yùn)動(dòng)情況變化的情況,得到了機(jī)構(gòu)的剛體混合動(dòng)力學(xué)方程。并在混合動(dòng)力學(xué)方程的基礎(chǔ)上假設(shè)了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的極端情況。在此情況下求得了做動(dòng)電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩,完成了電機(jī)的選型。最后,本文對(duì)傳動(dòng)支鏈進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì),包括萬向節(jié)的選取、支鏈的構(gòu)型等。并在選定萬向節(jié)和相應(yīng)支鏈的構(gòu)型后對(duì)其進(jìn)行了有限元分析與校核。最后,完成了機(jī)構(gòu)的細(xì)化設(shè)計(jì)和相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則的說明。
【關(guān)鍵詞】：自主式水下機(jī)器人(AUV) 矢量推進(jìn)器 并聯(lián)機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 動(dòng)力學(xué)分析
【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)】：U674.941
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-12
• 字母注釋表12-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 綜述14-15
• 1.2 AUV操縱裝置的分類及研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3 矢量推進(jìn)器的發(fā)展現(xiàn)狀及并聯(lián)矢量推進(jìn)器的提出20-22
• 1.4 課題的來源與研究背景22-23
• 1.5 本文研究意義和主要內(nèi)容23-24
• 第二章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型及運(yùn)動(dòng)分析24-41
• 2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)選型及相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)24-26
• 2.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中各作動(dòng)桿長變化分析26-32
• 2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析32-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析及電機(jī)選型41-55
• 3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析41-47
• 3.2 電機(jī)及減速器選擇47-51
• 3.3 并聯(lián)矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的驗(yàn)證與校核51-54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第四章 傳動(dòng)支鏈設(shè)計(jì)、校核與機(jī)構(gòu)細(xì)化設(shè)計(jì)55-70
• 4.1 傳動(dòng)支鏈萬向節(jié)的選取55-60
• 4.2 三球銷萬向聯(lián)軸器的具體尺寸設(shè)計(jì)與有限元校核60-64
• 4.3 并聯(lián)矢量推進(jìn)器具體化設(shè)計(jì)64-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 第五章 總結(jié)與展望70-72
• 5.1 全文總結(jié)70-71
• 5.2 研究展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明75-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 GAO Fudong;PAN Cunyun;HAN Yanyan;;Design and Analysis of a New AUV's Sliding Control System Based on Dynamic Boundary Layer[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2013年01期

2 陳路偉;周朝暉;;矢量推進(jìn)方式下的自主式水下航行器縱向運(yùn)動(dòng)操縱性分析[J];船海工程;2011年02期

3 潘存云;郭克希;楊俊;高富東;;水下矢量推進(jìn)器的動(dòng)力學(xué)分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2010年05期

4 郭隆華;;BAE系統(tǒng)公司推出“泰利斯曼”近海UUV進(jìn)行近距離偵查[J];艦船科學(xué)技術(shù);2009年07期

5 陳翔;郭常寧;陸勤;石寶樞;劉鑫;;三球銷式等速萬向節(jié)圓周間隙分析[J];軸承;2009年07期

6 石寶樞;;三球銷式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)主參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與系列化設(shè)計(jì)[J];軸承;2008年12期

7 馬偉鋒;胡震;;AUV的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];火力與指揮控制;2008年06期

8 D G CHETWYND;;Inverse dynamics and servomotor parameter estimation of a 2-DOF spherical parallel mechanism[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2008年03期

9 劉海濤;黃田;CHETWYND D G;李f，

本文編號(hào)：545185