基于六自由度并联机构的螺旋桨桨叶磨削装置研制

发布时间：2020-03-28 22:10

【摘要】：在船舶制造业中,螺旋桨作为船舶的关键部件,其桨叶的质量直接影响到船舶的性能。螺旋桨加工中的精加工是为了保证桨叶具有更好的表面质量,且通常采用人工抛磨的方法,磨削加工质量不稳定,工人的工作环境较差,劳动成本较高。为了实现螺旋桨桨叶的自动化加工,给工人提供良好的工作环境,同时提高螺旋桨的加工精度,本文设计了基于六自由度并联机构的螺旋桨桨叶磨削装置,并针对该装置进行结构设计、控制系统实现、动静态性能分析、精度检测与误差补偿、磨削余量优化及磨削轨迹规划等方面研究。主要研究内容如下:首先,完成了基于六自由度并联机构的螺旋桨桨叶磨削装置的总体方案设计。对并联机构为主体的磨削装置进行运动学分析,通过MATLAB软件对装置的工作空间进行可达性分析,采用几何三角函数对并联机构进行运动学逆解分析,并通过ADAMS软件进行正解验证。通过磨削方式的选取,对磨削头进行结构设计。对磨削运动控制系统进行设计,并运用人机交互界面对控制系统进行监控。其次,对磨削装置进行简化处理,建立了整机的有限元模型,并通过有限元软件进行装置的静动态性能分析。装置的静态性能较好,结构刚度比较合理。通过模态实验对装置进行分析,与有限元分析结果进行比较,得到两者的固有频率相似,验证了装置的合理性。再次,对磨削装置进行了精度检测实验,对装置的定位误差和直线度误差进行检测,确定定位误差为装置精度影响最大的因素。通过BP神经网络对装置的定位误差进行误差建模与补偿,并对补偿后的装置进行精度检测,最终装置的定位精度在20μm之内,满足桨叶磨削加工的技术要求。最后,对螺旋桨磨削的余量进行优化和磨削轨迹规划。通过对桨叶的允许误差进行分析,采用粒子群算法对误差进行优化,从而确定磨削余量,并在此基础上对桨叶进行分区划分磨削。通过密切法对桨叶曲面进行计算,确定磨削轮的位姿,并对轨迹进行计算,得到桨叶磨削轨迹,通过该轨迹对桨叶进行磨削,使桨叶达到了较好的表面质量。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U671

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本文编号：2604981