水下作业工具库换接装置研究及仿真分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文水下作业工具库换接装置研究及仿真分析硕士研究生：陈光指导教师：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：工学硕士学位论文水下作业工具库换接装置研究及仿真分析硕士研究生：陈光指导教师：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3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:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchandSi

2、mulationAnalysisontheSwitchingDeviceofUnderwaterToolkitCandidate:ChenGuangSupervisor:AssociateProf.GongHaixiaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:March.2018DateofOralExamination:March.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原

3、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

4、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：年月日年月日摘要水下作业工具库换接装置是水下作业系统的关键组成部分，我国在水下换接技术和装备方面与国外存在较大差距。本文针对中央高校基本科研业务费自由探索计划“深水作业系统快速换接装置及其智能力/位混合控制研

5、究”项目，在分析换接装置相关关键技术的基础上，结合换接装置作业要求，研制可用于水下作业工具换接的自主更换工具，这对提高我国在该领域的技术水平具有重要现实意义。本文首先介绍了国内外水下作业系统发展现状与换接装置关键技术。结合课题要求，提出了换接装置的总体设计方案。对换接装置中的油路对接装置、锁紧装置和柔顺装置进行设计。在此基础上描述了换接装置的作业过程。根据换接装置的参数及技术要求，本文总结了换接装置的特点，分别对换接装置中的油路对接装置和锁紧装置进行设计。对油路对接装置中公头和母头弹簧的主要参数进行计算，保证油路对接装置可在水下500米深度保持密封。利用有限元软件对装置密封圈进行

6、分析，得到密封圈与密封面之间的接触压力。估算对接过程中需要克服的阻力，并依此设计锁紧装置液压缸的公称压力；对锁紧柱进行剪力校核，保证锁紧可靠。最后对换接装置主要承压件进行有限元静力分析，验证设计的合理性。设计柔顺装置以补偿换接装置在对接过程中存在的误差。分析柔顺装置中弹性单元体和弹性柱的力学特性，推导出柔顺装置主要性能参数的数学表达式。对性能参数进行数学计算，得到柔顺装置性能参数值，为下一步研究换接装置对接过程奠定基础。运用Ansys软件对柔顺装置简化模型进行力学分析，验证该装置是否适用于水下换接作业。对弹性柱和柔顺装置进行模态分析和谐响应分析，研究二者的动态性能，避免因振动导致

7、装置损坏。根据所规划的换接装置作业流程，将对接过程分为初对接阶段、圆柱销对接阶段和油路对接阶段。基于机器人柔顺装配理论，分析换接装置初对接阶段对接力与插入深度之间的关系，得出二者的数学关系表达式；利用Matlab绘制对接力与对接深度关系曲线；利用ADAMS软件对初对接阶段进行动力学仿真，得到不同参数对对接力的影响。基于概率理论建立圆柱销对接成功概率模型，推导对接成功概率与圆柱销及销孔尺寸精度和位置精度之间的关系式。带入相关参数，得到满足要求的圆柱销及销孔的尺寸精度和位置精度值。最