本文選題：復(fù)雜曲面切割機　切入點：變胞機構(gòu)　出處：《哈爾濱工程大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：我國在造船技術(shù)和裝備制造方面與國外有很大的差距，尤其在大型空間復(fù)雜曲面切割這一艦船制造的關(guān)鍵技術(shù)方面，它制約并影響了我國造船技術(shù)水平的提高和發(fā)展。因此，如何解決大型空間復(fù)雜曲面大開口、變姿態(tài)、變軌跡的切割問題，對于提高我國艦船制造業(yè)的技術(shù)水平具有重要學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價值。 本文在對國內(nèi)外切割裝備綜合分析的基礎(chǔ)上，對大型空間復(fù)雜曲面切割機進(jìn)行了原理結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、垂直升降機構(gòu)以及徑向調(diào)整機構(gòu)等進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計。以實現(xiàn)割槍變姿態(tài)、變軌跡切割為目的，對曲面切割機割槍擺動機構(gòu)進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計與分析，完成了變胞切割機構(gòu)的原理結(jié)構(gòu)設(shè)計。 在對切割機擺動機構(gòu)變胞特性分析的基礎(chǔ)上，利用基因建模理論建立變胞機構(gòu)各個工作構(gòu)態(tài)的基因模型，并對其進(jìn)行構(gòu)型進(jìn)化設(shè)計得出變胞機構(gòu)源構(gòu)態(tài)構(gòu)型。運用圖論和鄰接矩陣法進(jìn)行變胞機構(gòu)構(gòu)型綜合分析，推導(dǎo)出變胞切割機構(gòu)的變胞方程和變胞矩陣，從矩陣的角度直觀地描述了構(gòu)態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。 在使用旋量方法表示空間剛體運動的基礎(chǔ)上，建立復(fù)雜曲面切割機串并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)指數(shù)積公式的完整表示形式，并在MATLAB中完成運動學(xué)方程的數(shù)值計算。利用ADAMS對曲面切割機串并聯(lián)機構(gòu)進(jìn)行運動仿真驗證，仿真結(jié)果說明了旋量方法在空間串并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)分析中的實用性。 將關(guān)節(jié)的4個D-H參數(shù)誤差等效為軸線誤差旋量，建立各個關(guān)節(jié)軸線含有誤差旋量的旋量坐標(biāo)，，推導(dǎo)出了含有誤差旋量的串并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)指數(shù)積公式，得出了末端工具坐標(biāo)系的位姿誤差模型。按照上述誤差分析方法，用MATLAB對復(fù)雜曲面切割機構(gòu)進(jìn)行運動誤差數(shù)值計算，并將計算結(jié)果和ADAMS仿真結(jié)果進(jìn)行對比，說明了旋量方法在串并聯(lián)機構(gòu)誤差分析中的正確性。 將變胞運動副作為變胞機構(gòu)的閉鏈切斷鉸，通過引入切斷鉸的約束方程建立了曲面切割機變胞機構(gòu)的全構(gòu)態(tài)Kane動力學(xué)方程。分析了曲面切割機變胞機構(gòu)構(gòu)態(tài)切換時的運動沖擊問題，從控制主動件運動規(guī)律的角度提出了減小沖擊的方法，通過ADAMS仿真驗證了該方法的有效性，為以后深入研究曲面切割機變胞機構(gòu)提供理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:There is a big gap between China and foreign countries in shipbuilding technology and equipment manufacturing, especially in the key technology of large space complex curved surface cutting, which restricts and affects the improvement and development of shipbuilding technology in China. How to solve the problem of cutting large opening, changing attitude and changing trajectory of large space complex curved surface is of great academic significance and application value to improve the technical level of our shipbuilding industry. Based on the comprehensive analysis of cutting equipment at home and abroad, this paper designs the principle and structure of large space complex curved surface cutting machine, and makes a horizontal rotation mechanism. The vertical lifting mechanism and radial adjusting mechanism are selected and designed in detail. In order to change the attitude and track of the cutting gun, the configuration design and analysis of the swing mechanism of the cutting gun of the curved cutting machine are carried out. The principle and structure design of the variable cell cutting mechanism is completed. Based on the analysis of the characteristics of the swing mechanism of the cutting machine, the gene model of each working structure of the mechanism is established by using the gene modeling theory. The configuration of metamorphic mechanism was analyzed by graph theory and adjacency matrix method, and the metamorphic equation and matrix of metamorphic mechanism were derived. The transformation between structures is described intuitively from the point of view of matrix. On the basis of using spinor method to express the motion of spatial rigid body, the complete expression of kinematics exponent product formula of series-parallel mechanism of complex curved cutting machine is established. The kinematics equation is calculated in MATLAB. The kinematics simulation of the series-parallel mechanism of curved cutting machine by ADAMS is carried out. The simulation results show the practicability of spinor method in kinematics analysis of spatial series-parallel mechanism. The four D-H parameter errors of the joint are equivalent to the axis error spinor, and the coordinate of each joint axis with error spinor is established, and the kinematic exponential product formula of series-parallel mechanism with error spinning quantity is derived. The pose error model of the terminal tool coordinate system is obtained. According to the above error analysis method, the kinematic error numerical calculation of the complex curved surface cutting mechanism is carried out by using MATLAB, and the results are compared with the ADAMS simulation results. The correctness of spinor method in the error analysis of series-parallel mechanism is explained. The metamorphic motion pair is used as the closed chain cutting hinge of metamorphic mechanism. By introducing the constraint equation of cutting hinge, the Kane dynamic equation of the metamorphic mechanism of curved surface cutter is established. From the point of view of controlling the motion law of the active parts, a method to reduce the impact is proposed. The effectiveness of the method is verified by ADAMS simulation, which provides a theoretical basis for the further study of the variable cell mechanism of the curved surface cutter.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1602972