文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
超小型水下机器人推进器设计与分析
姓名:张翠英
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及自动化
指导教师:杨萍
20090401
摘要皇量韭事曼曼曼仿柯炕事柯皇事寺皇曼曼曼曼曼鼍曼量曼曼曼曼舅舅蔓曼璺曼曼曼曼皇曼曼曼量曼在水下机器人领域,开发适应复杂环境和恶劣条件下作业的特殊水下机器人是我国发展机器人技术的一个主要方向和内容。随着水下机器人应用领域的不断拓宽,研制一种超小型自主水下机器人来代替人工进行一些浅水区域的危险作业成为必要。为了提高超小型水下机器人的快速性和操纵性,本文通过对传统推进器分析,结合喷水推进器工作要求,利用行星轮系装置设计了一种超小型水下机器人喷水推进器。本论文主要对超小型水下机器人喷水推进器的系统设计、运动学及动力学等方面进行了分析研究。首先通过对现有水下机器人及船舶推进器的优点和不足的分析,考虑超小型水下机器人的使用要求,提出利用行星轮系机构的喷水推进器的系统设计方案。依据喷水推进器结构设计要求,采用虚拟样机技术,基于三维参数化设计软件疎建立了喷水推进器总机初步装配模型,并对主要部件的结构设计进行分析。然后,对推进器的主要部分——行星轮系推进装置进行机构分析。采用齐次坐标变换方法,分析行星轮系推进装置的工作原理,基于疎建立推进装置的模型,并利用疎中的动态仿真模块得出行星轮节圆上任意点的运动轨迹。建立推进器的运动学方程,进行全面的运动学特性分析,得到管式活塞的位移、速度、加速度理论解。基于动量定理、连续性方程、伯努利方程建立推进器的水动力特性方程,得到理想状态下推进器推力足以克服水下机器人受到的阻力,并确定了推进器的主要结构参数。通过合理简化,建立推进器的动力学方程,并求解得到各主要部件上的力和力矩,为实现水下机器人结构优化和控制奠定了基最后,基于虚拟样机,应用系统动力学仿真分析软件酝平鹘运动学、动力学仿真实验,分析和验证推进器的工作原理,为推进器设计方案的可行性分析提供依据。关键词:超小型水下机器人;喷水推进器;行星轮系;结构设计;运动学;动力学;仿真础。硕十。≯位论文
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囹作者签名:≤咨挈莨弓铷髫趁日期:万归/月夕兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明日期:刁一年日期锄:罗年石月够日原创性声明学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特另/员曜⒁玫哪谌萃猓韭畚牟话何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段务。作者签名:导师签名:孪θ
第绪论引言目前,人类正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加,人类消耗的自然资源越来越多,陆地上的资源正在日益减少。因此,人们开始向海洋进军,以谋求生存和发展。海洋开发已成为我国世纪的国民经济与社会发展战略重点之一。但是,海底世界环境非常恶劣,不仅压力非常大,而且没有阳光。不论是沉船打捞、海上救生、光缆铺设,还是资源勘探和开采,一般的设备都很难完成。于是人们将目光集中到了机器人身上,希望通过机器人来解开大海之迷,为人类开拓更广阔的生存空间。水下机器人也成为目前国际上研究的热门课题。在海洋工程界,水下机器人通常称为潜水器琔,被定义为:一种可在水下移动,具有视觉和感知的系统,通过遥控或自主操作方式,使用机械手或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的装置А世纪受到人们普遍关注的水下机器人主要是针对深海探测需求而研制的,其结构复杂、体积大、重量重,导致研制开发技术难度高、耗资巨大、研制周期长。我国研制的“—鬃灾嗡禄魅说谋咎宄.,宽,。在其基础上研制的“.”米自治水下机器人于年开始研制,到年的南海深海成功试验后的验收,共经历了大约七年的时间【。随着人们对水资源的开发利用,大中型水电站、大坝的修建,水环境的监测,近海资源探测、利用,以及对水下安全的关注,在狭窄、水质有污染、有一定危险的浅水环境中的工作日益增加,比如水库大坝、防洪大堤、