基于ug管片拼装机微调机构的设计研究

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1、基于UG管片拼装机微调机构的设计研究　　【摘要】盾构机是当下最先进的隧道施工机械，而管片拼装机是其关键部件之。笔者在对现在国内外广泛采用的各种盾构进行了解和分析的基础上，利用现代设计方法和理论，对土压平衡盾构机的管片拼装机微调机构进行机械结构设计，其主要由一个三自由度并联机构实现微调机构的三个微调运动：俯仰、横摇、偏转。利用三维建模软件UGNX8.0对所设计机构进行建模、装配，然后利用UGNX/Motion模块对所创建的模型进行运动仿真，得到相应的动力学参数，从而证明该机构的合理性。　　【关键词】管片拼装机微调机构三自由度并联机构

2、UG　　【Abstract】Theshieldtunneltodayisthemostadvancedconstructionmachinery，whilesegmenterectorisoneofitskeycomponents.Inthispaper，onthenowwidelyusedathomeandabroadtounderstandandanalyzeavarietyofshield，basedontheuseofmoderndesignmethodsandtheoriesofearthpressurebalances

3、hieldmachinesegmenterectortuningmechanismformechanicalstructuredesign.Mainlybyathreedegreeoffreedomparallelmechanismtoachievefinetuningexercisethreeinstitutions：pitch，roll，yaw.Using3DsoftwareUGNX8.0modelingagencyforthedesign，assembly，andthenuseUGNX/Motionmodulecreated

4、bythemotionsimulationmodel，thecorrespondingkinetic5parameters，thusprovingtheagency'srationality.　　【Keywords】SegmenterectorThefineadjustmentmechanismThreeDOFparallelmechanismUG　　盾构法现广泛应用于世界各地的地铁、公路、市政、水电等隧道工程的建设，特别是在软土地层中，其应用不可或缺。根据盾构法的施工特点，盾构管片是隧道的最终受力结构，管片拼装质量的好坏直接关系

5、到隧道的成洞质量。管片拼装机作为盾构的重要组成部分，其作用是用预制的混凝土管片将挖好的隧道支护起来，并防止因开挖所引起的地表沉降和地下水的渗透对隧道的影响，同时，盾构管片拼装与盾构机的推进相辅相成。　　微调机构主要实现管片拼装机拼装时对管片姿态的微调运动，包括俯仰、横摇、偏转这三个自由度方向上的运动，特点是运动幅度较小，但是为了提高拼装效率，要求运动精度比较高。同时，由于　　管片负载较大，对管片拼装机有一定的刚度、强度要求。本文中介绍了一种三转动自由度并联机构来完成管片的三个微调运动。在管片的实际拼装作业中，拼装既要能保证管片具六

6、个方向上的自由度：纵向直线方向（沿隧道轴线方向Z方向），径向直线方向（沿隧道断面方向X方向），圆周方向的回转运动（Y方向），以及能够实现管片姿态微调的三个自由度方向上的运动：偏转运动、俯仰运动以及横摇运动，示意图如下图1所示。这六个方向上的自由度主要通过电液比例控制来实现。　　1三自由度并联微调机构原理介绍　　该微调机构有运动上平台、相对固定的下平台以及两个平台之间的五条运动支链组成如图2所示，上下平台是2个相同变长的正三角形和5，两平台中心为，。在这五条支链中，，，和辅助支链均为支链，与上下平台通过球铰连接，另一条固定支链一端与

7、下固定平台固结，另一端与动上平台通过球铰链接，铰点为。支点位于垂直且固连于下动平台所在平面的立柱上面，位于上动平台的中心与铰点的连线上（垂直于）。　　结合管片拼装机实际工作情况下的载荷和结构设计因素，通过所建立坐标系可以知道，，，分别对应微调机构的横摇、俯仰、偏转运动角度。　　2微调机构的运动学分析　　对于微调机构来说，它通过三组主运动油缸和一组辅助支撑油缸来实现管片拼装时的俯仰、偏转以及横摇三种微调运动，它的运动精度直接关系到了管片拼装的精度，因此，笔者对其进行运动学进行了分析并得到相关曲线图。由于微调机构上面共安装有四组油缸实

8、现微调运动，为了方便说明，我们在下面结合油缸的具体安装位置来对油缸的运动学性能进行分析。　　从功能上分析，从图4知1号油缸为辅助支撑油缸，我们需要1号微调油缸配合其他3个油缸实现微调运动，通过图5运动曲线我们可以看出，1号油缸在运动过程中运行稳定，