復(fù)雜曲面切割變胞機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、我國(guó)在造船技術(shù)和裝備制造方面與國(guó)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(guó)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(kāi)口、變姿態(tài)、變軌跡的切割問(wèn)題，對(duì)于提高我國(guó)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(jià)值。
　　本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外切割裝備綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)大型空間復(fù)雜曲面切割機(jī)進(jìn)行了原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、垂直升降機(jī)構(gòu)以及徑向調(diào)整機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)

2、。以實(shí)現(xiàn)割槍變姿態(tài)、變軌跡切割為目的，對(duì)曲面切割機(jī)割槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì)與分析，完成了變胞切割機(jī)構(gòu)的原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　在對(duì)切割機(jī)擺動(dòng)機(jī)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(jī)構(gòu)各個(gè)工作構(gòu)態(tài)的基因模型，并對(duì)其進(jìn)行構(gòu)型進(jìn)化設(shè)計(jì)得出變胞機(jī)構(gòu)源構(gòu)態(tài)構(gòu)型。運(yùn)用圖論和鄰接矩陣法進(jìn)行變胞機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合分析，推導(dǎo)出變胞切割機(jī)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(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)

3、上，建立復(fù)雜曲面切割機(jī)串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)指數(shù)積公式的完整表示形式，并在MATLAB中完成運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的數(shù)值計(jì)算。利用ADAMS對(duì)曲面切割機(jī)串并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果說(shuō)明了旋量方法在空間串并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析中的實(shí)用性。
　　將關(guān)節(jié)的4個(gè)D-H參數(shù)誤差等效為軸線誤差旋量，建立各個(gè)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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MATL

4、AB對(duì)復(fù)雜曲面切割機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差數(shù)值計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果和ADAMS仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，說(shuō)明了旋量方法在串并聯(lián)機(jī)構(gòu)誤差分析中的正確性。
　　將變胞運(yùn)動(dòng)副作為變胞機(jī)構(gòu)的閉鏈切斷鉸，通過(guò)引入切斷鉸的約束方程建立了曲面切割機(jī)變胞機(jī)構(gòu)的全構(gòu)態(tài)Kane動(dòng)力學(xué)方程。分析了曲面切割機(jī)變胞機(jī)構(gòu)構(gòu)態(tài)切換時(shí)的運(yùn)動(dòng)沖擊問(wèn)題，從控制主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的角度提出了減小沖擊的方法，通過(guò)ADAMS仿真驗(yàn)證了該方法的有效性，為以后深入研究曲面切割機(jī)變胞機(jī)構(gòu)提供理論基礎(chǔ)