TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)誤差變形與順應(yīng)性變形的協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì).pdf

1、推進(jìn)機(jī)構(gòu)是TBM裝備關(guān)鍵子部件，需要承受作業(yè)環(huán)境下的重載荷、大突變載荷及強(qiáng)烈振動(dòng)載荷，在滿足極限掘進(jìn)力的前提下，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)控制。推進(jìn)機(jī)構(gòu)本身是剛?cè)狁詈象w，在掘進(jìn)過程中，若剛性不夠，難以承受重載荷，位姿穩(wěn)定性不足；若柔度不足，機(jī)構(gòu)難以順應(yīng)大突變載荷。為化解這兩者間的必然沖突，保證TBM快速、準(zhǔn)確、安全掘進(jìn)，本文以Wirth雙護(hù)盾式全斷面掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)機(jī)構(gòu)（簡稱Π型+扭力缸推進(jìn)機(jī)構(gòu)）為研究對(duì)象，從變形角度出發(fā)，圍繞上述關(guān)鍵科學(xué)問題開展了以下研

2、究工作：
　　利用Solidworks建立了6自由度Π型+扭力缸推進(jìn)機(jī)構(gòu)仿真模型，運(yùn)用螺旋理論分析此種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)能力，并采用有限元法和CAD軟件仿真分析驗(yàn)證其工作能力。采用機(jī)構(gòu)微分運(yùn)動(dòng)原理建立其冗余驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析模型，利用Moore-Penrose廣義逆建立冗余機(jī)構(gòu)的速度正解，滿足機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性。
　　針對(duì)冗余運(yùn)動(dòng)分析模型，采用力平衡方程對(duì)機(jī)構(gòu)的受力情況進(jìn)行了分析。根據(jù)TBM工作的特點(diǎn)，利用分區(qū)形矩陣，建立速度和力的兼容方

3、程，分析了分區(qū)等效受力模型。利用子結(jié)構(gòu)裝配法分析支鏈的剛度，運(yùn)用虛位移原理建立了其結(jié)構(gòu)剛度分析方法。通過對(duì)剛度的靈敏度分析，研究了整機(jī)剛度與機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸、工作空間、載荷作用空間之關(guān)系，得到關(guān)鍵設(shè)計(jì)和分析參數(shù)。
　　通過利用獨(dú)立度對(duì)整機(jī)剛度分析，發(fā)現(xiàn)變形耦合性存在，分析二力桿力和變形的模型，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出誤差變形和順應(yīng)性變形兩者的成因和辨識(shí)方法，建立了表征推進(jìn)機(jī)構(gòu)工作精度（誤差變形與順應(yīng)性變形）的變形協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)指標(biāo)（CDI）。利用