船用螺旋桨并联磨削机构虚拟样机设计与仿真研究
发布时间：2021-03-01 13:31
船舶是经济全球化的强力推进器,其核心零部件螺旋桨加工后易产生静不平衡,造成机械振动、轴系传动效率降低等影响。本文针对大型船用螺旋桨静不平衡余量加工自动化程度低、难度大等问题,开展螺旋桨并联磨削机构设计、运动学与动力学仿真分析、虚拟样机验证等方面的研究,主要研究内容及成果如下:基于螺旋桨立式静不平衡检测原理,选取不同规格螺旋桨进行检测实验,结果表明:成品检测阶段的螺旋桨,其静不平衡余量检测值与行业许用值的差值可控制在合理范围之内,且该差值可通过磨削桨叶表面公差余量去除。结合实验结果与静不平衡余量分配原则,提出了一种螺旋桨静不平衡余量加工方案。设计了一种大型螺旋桨静不平衡余量并联磨削机构,根据末端磨削执行器位姿,推导其位置反解数学模型。采用蒙特卡洛法,研究动平台外接圆直径d等关键结构尺寸对其工作空间的影响规律,结果表明:参数d变化时工作空间大小改变不明显,且为了避免干涉取其值为250mm;通过增大刀具下表面中心点至动平台质心的垂直距离h,可使工作空间在y轴方向两侧延伸,但无实际意义,故取h为120mm。基于非保守系统拉格朗日方程,建立了并联磨削机构动力学模型。结合虚功原理,求解了各滑块轴向...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 静不平衡检测技术研究现状
1.2.2 曲面加工设备研究现状
1.2.3 并联机构研究现状
1.2.4 研究中存在的不足
1.3 主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 螺旋桨静不平衡余量加工方案设计
2.1 螺旋桨几何特征与制造工艺
2.1.1 几何特征
2.1.2 制造工艺
2.2 螺旋桨静不平衡检测工艺
2.2.1 立式静不平衡检测系统结构组成
2.2.2 立式静不平衡检测系统工作原理
2.2.3 静不平衡余量分配
2.3螺旋桨静不平衡检测实验
2.3.1 实验目的与步骤
2.3.2 实验结果分析
2.4 静不平衡余量加工方案
2.5 本章小结
第三章 并联磨削机构位置反解与工作空间分析
3.1 静不平衡余量加工装置构型
3.2 并联磨削机构结构设计
3.3 并联磨削机构位置反解分析
3.3.1 三维空间位姿描述
3.3.2 机构整体描述
3.3.3 位置反解分析
3.4 并联磨削机构工作空间研究
3.4.1 工作空间概述
3.4.2 影响因素分析
3.4.3 工作空间求解
3.5 本章小结
第四章 并联磨削机构动力学性能分析
4.1 并联磨削机构动力学建模
4.1.1 非保守系统拉格朗日方程
4.1.2 机构动能分析
4.1.3 机构势能分析
4.1.4 动力学模型搭建
4.2 不同位姿下滑块驱动力仿真分析
4.2.1 驱动力影响因素分析
4.2.2 升沉运动距离对驱动力的影响
4.2.3 俯仰角度对驱动力的影响
4.2.4 侧倾角度对驱动力的影响
4.3 复合位姿下滑块驱动力仿真分析
4.4 本章小结
第五章 并联磨削机构虚拟样机仿真
5.1 虚拟样机模型搭建
5.2 仿真目的与步骤
5.3 运动学仿真分析
5.3.1 位置反解验证
5.3.2 运动学性能分析
5.4 动力学仿真分析
5.4.1 升沉运动仿真验证与分析
5.4.2 俯仰运动仿真验证与分析
5.4.3 侧倾运动仿真验证与分析
5.5 复杂曲面加工仿真验证
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在校期间发表的学术论文
在校期间申请的发明专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]可调螺距螺旋桨单叶静平衡试验台研制[J]. 王超,苏世杰,付灵懿,杨逸琳,张超. 中国机械工程. 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块化机器人工作空间分析[J]. 苑丹丹,邓三鹏,王仲民. 机床与液压. 2017(11)
[4]船舶制造企业融资问题与应对对策[J]. 房丽. 中国管理信息化. 2017(08)
[5]Exe-Variant并联模块静刚度分析[J]. 陶兆胜,彭澎,赵艳芹. 农业机械学报. 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]三自由度驱动冗余并联机构动力学建模与试验[J]. 牛雪梅,高国琴,刘辛军,鲍智达. 农业工程学报. 2013(16)
[8]航空结构件加工的新一代数控机床——解读Ecospeed领悟机床设计之道[J]. 张曙. 金属加工(冷加工). 2012(03)
[9]Simulink和SimMechanics环境下并联机器人动力学建模与分析[J]. 王英波,黄其涛,郑书涛,韩俊伟,许宏光. 哈尔滨工程大学学报. 2012(01)
[10]大型船用螺旋桨悬挂式高精度静平衡机研究与实验[J]. 李宇玲,郭武,吴上生. 机械设计与制造. 2011(06)
博士论文
[1]几种混联/并联臂手机构运动与动力学研究[D]. 王鹏.燕山大学 2017
[2]机器人磨削叶片关键技术研究[D]. 赵扬.吉林大学 2009
[3]混联研抛机床开放式数控系统体系结构及其插补算法研究[D]. 韩霜.吉林大学 2007
硕士论文
[1]船用螺旋桨混联加工装置PA数控系统开发[D]. 张东.哈尔滨工业大学 2016
[2]五自由度并联调姿平台机构学研究[D]. 潘秋月.燕山大学 2013
[3]大型舰船用螺旋桨五轴加工技术研究[D]. 邹孝明.华中科技大学 2007
[4]船用螺旋桨曲面造型及五轴数控加工刀位规划[D]. 杨延峰.大连理工大学 2005
本文编号：3057553
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 静不平衡检测技术研究现状
1.2.2 曲面加工设备研究现状
1.2.3 并联机构研究现状
1.2.4 研究中存在的不足
1.3 主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 螺旋桨静不平衡余量加工方案设计
2.1 螺旋桨几何特征与制造工艺
2.1.1 几何特征
2.1.2 制造工艺
2.2 螺旋桨静不平衡检测工艺
2.2.1 立式静不平衡检测系统结构组成
2.2.2 立式静不平衡检测系统工作原理
2.2.3 静不平衡余量分配
2.3螺旋桨静不平衡检测实验
2.3.1 实验目的与步骤
2.3.2 实验结果分析
2.4 静不平衡余量加工方案
2.5 本章小结
第三章 并联磨削机构位置反解与工作空间分析
3.1 静不平衡余量加工装置构型
3.2 并联磨削机构结构设计
3.3 并联磨削机构位置反解分析
3.3.1 三维空间位姿描述
3.3.2 机构整体描述
3.3.3 位置反解分析
3.4 并联磨削机构工作空间研究
3.4.1 工作空间概述
3.4.2 影响因素分析
3.4.3 工作空间求解
3.5 本章小结
第四章 并联磨削机构动力学性能分析
4.1 并联磨削机构动力学建模
4.1.1 非保守系统拉格朗日方程
4.1.2 机构动能分析
4.1.3 机构势能分析
4.1.4 动力学模型搭建
4.2 不同位姿下滑块驱动力仿真分析
4.2.1 驱动力影响因素分析
4.2.2 升沉运动距离对驱动力的影响
4.2.3 俯仰角度对驱动力的影响
4.2.4 侧倾角度对驱动力的影响
4.3 复合位姿下滑块驱动力仿真分析
4.4 本章小结
第五章 并联磨削机构虚拟样机仿真
5.1 虚拟样机模型搭建
5.2 仿真目的与步骤
5.3 运动学仿真分析
5.3.1 位置反解验证
5.3.2 运动学性能分析
5.4 动力学仿真分析
5.4.1 升沉运动仿真验证与分析
5.4.2 俯仰运动仿真验证与分析
5.4.3 侧倾运动仿真验证与分析
5.5 复杂曲面加工仿真验证
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在校期间发表的学术论文
在校期间申请的发明专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]可调螺距螺旋桨单叶静平衡试验台研制[J]. 王超,苏世杰,付灵懿,杨逸琳,张超. 中国机械工程. 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块化机器人工作空间分析[J]. 苑丹丹,邓三鹏,王仲民. 机床与液压. 2017(11)
[4]船舶制造企业融资问题与应对对策[J]. 房丽. 中国管理信息化. 2017(08)
[5]Exe-Variant并联模块静刚度分析[J]. 陶兆胜,彭澎,赵艳芹. 农业机械学报. 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]三自由度驱动冗余并联机构动力学建模与试验[J]. 牛雪梅,高国琴,刘辛军,鲍智达. 农业工程学报. 2013(16)
[8]航空结构件加工的新一代数控机床——解读Ecospeed领悟机床设计之道[J]. 张曙. 金属加工(冷加工). 2012(03)
[9]Simulink和SimMechanics环境下并联机器人动力学建模与分析[J]. 王英波,黄其涛,郑书涛,韩俊伟,许宏光. 哈尔滨工程大学学报. 2012(01)
[10]大型船用螺旋桨悬挂式高精度静平衡机研究与实验[J]. 李宇玲,郭武,吴上生. 机械设计与制造. 2011(06)
博士论文
[1]几种混联/并联臂手机构运动与动力学研究[D]. 王鹏.燕山大学 2017
[2]机器人磨削叶片关键技术研究[D]. 赵扬.吉林大学 2009
[3]混联研抛机床开放式数控系统体系结构及其插补算法研究[D]. 韩霜.吉林大学 2007
硕士论文
[1]船用螺旋桨混联加工装置PA数控系统开发[D]. 张东.哈尔滨工业大学 2016
[2]五自由度并联调姿平台机构学研究[D]. 潘秋月.燕山大学 2013
[3]大型舰船用螺旋桨五轴加工技术研究[D]. 邹孝明.华中科技大学 2007
[4]船用螺旋桨曲面造型及五轴数控加工刀位规划[D]. 杨延峰.大连理工大学 2005
本文编号：3057553
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3057553.html
