船用螺旋桨柔性夹具研究

发布时间：2017-09-21 11:02

  本文关键词：船用螺旋桨柔性夹具研究

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【摘要】：船用螺旋桨作为推动舰船前进的动力装置,是造船行业中最为关键的零件。随着我国航运业的蓬勃发展以及海军对于高性能舰艇的巨大需求,解决能够快速制造复杂、高精度的船用螺旋桨这一难题已经非常紧迫。而设计一种能够快速装夹复杂、桨毂直径不同、桨叶数不同的船用螺旋桨柔性夹具对于缩短船用螺旋桨的生产制造周期具有重大意义。 目前,关于船用螺旋桨柔性夹具设计尚无相关研究,针对这一情况,本文设计了一种能够快速自动装夹的船用螺旋桨柔性夹具。该柔性夹具可以装夹不同桨毂直径、不同桨叶数的船用螺旋桨。 根据船用螺旋桨的实际生产加工特点以及需要装夹的船用螺旋桨的尺寸特点,采用参数设计方法、数字样机方法以及有限元分析理论,基于Inventor虚拟装配环境完成船用螺旋桨柔性夹具数字样机设计装配。 船用螺旋桨柔性夹具总装由底盘装置、中间支撑机构、回转夹持机构和防护装置四部分组成。其中底盘装置是整套柔性夹具的基础,中间支撑机构是主要的承重部件,而回转夹持机构是关键的功能机构,它实现了装夹不同桨毂直径和桨叶数的螺旋桨这一功能,防护装置起到对柔性夹具的保护作用。 为了确保船用螺旋桨柔性夹具的可靠性和自动化程度,采用有限元分析软件对柔性夹具的承重能力和振动情况进行了优化和验证。基于电气控制理论设计了柔性夹具的电气控制系统,提高了柔性夹具的自动化水平。 根据船用推进器厂的反馈以及理论验证,设计的船用螺旋桨柔性夹具能够装夹不同桨毂直径和桨叶数、重达120吨的船用螺旋桨,并且自动化程度高,有效地缩短了船用螺旋桨的生产加工周期。
【关键词】：船用螺旋桨 柔性夹具 有限元
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.33;U673.38
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 课题相关背景知识介绍10-14
• 1.2.1 柔性夹具相关知识10-11
• 1.2.2 船用螺旋桨的构成11-12
• 1.2.3 船用螺旋桨的基本参数12-13
• 1.2.4 船用螺旋桨的加工装夹现状13-14
• 1.3 论文研究内容和章节安排14-16
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 章节安排14-16
• 2 柔性夹具设计方案研究16-25
• 2.1 柔性夹具设计要求16-17
• 2.1.1 基本设计要求16-17
• 2.1.2 柔性夹具具体设计要求17
• 2.2 柔性夹具装夹难点分析17-19
• 2.3 柔性夹具设计方案比较19-23
• 2.3.1 设计方案一19-21
• 2.3.2 设计方案二21
• 2.3.3 设计方案比较21-23
• 2.4 技术路线和技术措施23-25
• 2.4.1 技术路线23-24
• 2.4.2 技术措施24-25
• 3 柔性夹具详细设计25-50
• 3.1 底盘装置的设计25-32
• 3.1.1 回转齿轮副的设计25-27
• 3.1.2 承重板的设计27-28
• 3.1.3 夹具底座的设计28-29
• 3.1.4 底盘装置的装配29-30
• 3.1.5 底盘装置承重能力分析30-32
• 3.2 回转夹持机构的设计32-44
• 3.2.1 丝杠螺母副的设计与验证32-37
• 3.2.2 丝杠驱动电机的选择37-38
• 3.2.3 回转驱动电机的选择38-41
• 3.2.4 液压制动系统设计41-44
• 3.2.5 回转夹持机构的装配44
• 3.3 中间支撑机构的设计44-46
• 3.4 防护装置的设计46-47
• 3.5 装夹过程和装夹效果渲染47-49
• 3.6 本章小结49-50
• 4 柔性夹具模态分析50-53
• 4.1 柔性夹具数字建模和网格划分50-51
• 4.2 无预应力模态分析结果51
• 4.3 预应力模态分析结果51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 柔性夹具电气控制系统研究53-71
• 5.1 电气控制系统设计方案研究53-56
• 5.1.1 电气控制系统控制要求53
• 5.1.2 电气控制系统总体设计方案53-54
• 5.1.3 触摸屏主控系统的主要功能54-55
• 5.1.4 运动控制器的主要功能55
• 5.1.5 伺服驱动器的主要功能55-56
• 5.1.6 PLC的主要功能56
• 5.2 柔性夹具的供配电设计56-60
• 5.2.1 动力用交流200V供配电设计56-57
• 5.2.2 控制用交流220V和直流24V电源的供配电图57-58
• 5.2.3 电气负荷的计算58-60
• 5.3 主要设备的电气控制系统设计60-63
• 5.3.1 X轴伺服电机电气控制设计60-61
• 5.3.2 Y轴伺服电机电气控制设计61-62
• 5.3.3 PLC模块的设计62-63
• 5.4 控制模块间的通信63-66
• 5.4.1 触摸屏与运动控制器的通信63-65
• 5.4.2 触摸屏与PLC的通信65
• 5.4.3 运动控制器与伺服单元通信65-66
• 5.4.4 调试方法66
• 5.5 电气控制柜的布局与安装66-67
• 5.6 X轴和Y轴伺服驱动系统PID控制器设计及仿真67-70
• 5.6.1 系统建模67-69
• 5.6.2 PID控制系统仿真69-70
• 5.7 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-75
• 附录A 部分装配图和零件图75-78
• 致谢78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：894137