双自由度转动式球壳对接裙关键技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文双自由度转动式球壳对接裙关键技术研究硕士研究生：刘哲指导教师：弓海霞副教授学科、专业：机械工程论文主审人：王立权教授哈尔滨工程大学2018年03月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文双自由度转动式球壳对接裙关键技术研究硕士研究生：刘哲指导教师：弓海霞副教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertati

2、onfortheDegreeofM.EngResearchontheKeyTechnologyofDoubleDOFRotarySphericalShellDockingSkirtCandidate:LiuZheSupervisor:AssociateProf.GongHaixiaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:January.2018DateofOralExam

3、ination:March.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。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结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授

4、权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学

5、送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日双自由度转动式球壳对接裙关键技术研究摘要水下对接技术是深海空间站人员与物资转移，失事潜水艇被困人员救助的重要技术，我国的水下对接技术虽然已经起步，但是与国外技术还存在较大差距。为了继续推动水下对接技术的发展，在转动式对接裙研究技术的基础上，对双自由度转动式球壳对接裙的关键技术进行研究，并进行了试验验证。本文根据双自由度转动式球壳对接裙工作的深海环境，确定了其最佳作业方式为顶流作业。对其关键技术进行了研究，设计了转动关节处的结构及其密封结构

6、，确定了总体方案、以及主体所用材料。通过多目标遗传算法对固定裙、方向裙、角度裙初步计算的参数进行优化，使其在满足工况条件下降低重量。分析了双自由度转动式球壳对接裙的密封效果，根据其工作环境，对固定裙与深潜救生艇的密封结构进行了有限元仿真，得到了密封结构的“危险截面”，然后以“危险截面”为研究对象，分析了不同数量螺栓预紧压缩O型密封圈对密封效果的影响。对固定裙与方向裙的密封结构进行了有限元仿真，分析了O型密封圈在三种压缩率时其“自密封”的效果。根据双自由度转动式球壳对接裙的工作原理，利用D-H变换矩阵推导出了其运动

7、学模型，得到了方向裙、角度裙转动的角度与对接裙口纵、横倾角之间的关系公式，利用MATLAB编程得到其三维曲线，并得到了双自由度转动式球壳对接裙的对接口与失事潜水艇对接时，深潜救生艇所需行驶的最短距离。针对四种典型的工况，利用ADAMS对其进行了运动学仿真，得到了纵、横倾角与时间的变化曲线，并确定了双自由度转动式球壳对接裙的工作范围，用Workbench对其进行了碰撞仿真，得到了其最佳对接方式。进行了双自由度转动式球壳对接裙的试验研究，针对固定裙与深潜救生艇的密封方式进行了试验验证、以及对固定裙与方向裙的密封方式进

8、行了试验验证，两种密封方式均通过了水密性试验，并对双自由度转动式球壳对接裙进行了耐外压试验，试验表明其状态良好无破损，验证了本文设计的密封方式和结构的正确性。本文对双自由度转动式球壳对接裙的关键技术进行了结构设计、有限元仿真、理论推导、运动学仿真、试验验证。为双自由度转动式球壳对接裙工程样机的海试提供了一定参考。关键词：转动式对接裙；多目标优化；密封性分析；运动学仿真；试