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可折叠垃圾清理双体船收放机构设计与分析
| 论文题名： | 可折叠垃圾清理双体船收放机构设计与分析 |
| 关键词： | 可折叠垃圾清理双体船;收放机构;轻量化;运动学;动力学 |
| 摘要： | 随着我国近海和内河航运迅速发展，对水面垃圾清理船的需求不断增加，开发能够同时适用于大型和中小型不同水域的水面垃圾清理船的必要性日益增大。为此，本文提出了一种轻便、存放运输方便、机动性好的可折叠垃圾清理双体船设计思想，并对它的关键技术收放机构从原理、轻量化、运动学和动力学等方面展开研究。 根据可折叠垃圾清理双体船的设计需求，设计了一种收放机构。前后收放机构分别由两组对称的四连杆和五连杆机构组成。所设计的收放机构自由度为4，每组连杆机构均需要一个主动杆。对前后收放机构进行定位尺寸优化，结果表明优化后的尺寸满足技术指标，同时静水收放过程中浮筒最大角位移减小了79.80%。对设计的收放机构进行整体结构设计和主要构件选材，通过试验验证了设计方案的可行性。 对实际开发的可折叠垃圾清理双体船收放机构进行轻量化设计。通过对收放机构模型简化，利用有限元软件ANSYSWorkbench完成该船在收起、满载、紧急制动和紧急转弯四种典型工况下应力和变形分析。利用ANSYSWorkbench软件对收放机构各构件截面厚度以及表面形状进行优化，结果表明优化后的收放机构在满足强度要求的前提下，整体质量减少79.62%。 收放机构前六阶模态分析表明，收放机构的低阶频率在3~13Hz范围之间，远大于水面引起的激励频率。收放机构一阶频率为3.3959Hz，位于由浮筒不平衡而产生的激励频率区间，最大变形量发生在前收放机构顶部和后收放机构机架位置，分别为1.2416mm和0.76653mm，对整船振动影响较小。 通过解析法进行运动学分析，得到了线性驱动下浮筒和平台的运动特性曲线；利用ADAMS软件进行动力学分析，得到了线性驱动下前后收放机构各铰接点运动副反力特性曲线。对采用线性驱动函数和正弦型驱动函数的收放动作进行分析，得出正弦型驱动函数使收放动作中浮筒和平台的运动参数降低了40.02%~86.15%，各铰接位置运动副反力幅值降低了0.67%~30.92%，说明了正弦型驱动函数效果更佳。 |
| 作者： | 宋思远 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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