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基于混联机构的船用螺旋桨加工装置及其控制算法研究
| 论文题名： | 基于混联机构的船用螺旋桨加工装置及其控制算法研究 |
| 关键词： | 船用螺旋桨;加工装置;控制算法;混联机构 |
| 摘要： | 目前船用螺旋桨加工装备通常存在仅能单面加工、需多次装夹、加工效率低、易产生定位误差、易引起桨叶振颤等不足。文中提出一种基于混联机构的加工装备的构型方案，研究该装备的核心部件——混联加工装置，并基于该装置研究螺旋桨的加工控制算法。 根据螺旋桨双面加工的关键技术要求，提出了加工装备的构型方案，该方案的核心部件是由3-RPS并联机构和传统三坐标串联机构组成的混联机构。通过对机构坐标系定义及动平台位姿描述，建立了机构运动学反解模型，并采用解析法对其进行解耦，获得刀具位姿到各驱动轴之间的映射关系。针对机构并联部分结构参数影响装置工作空间的问题，提出了一种针对姿态工作空间的结构参数优化算法，结合装置结构及运动学分析，求解动平台中心点到定平台的最佳距离，使得装置的工作空间最大。 依据加工装置的功能需求，设计并搭建“PC+运动控制卡+PLC”形式的开放式控制系统的硬件。针对装置各硬件的协调控制要求，分析了控制系统软件功能，设计了回参考点、工件定位、后置处理、运动执行、过程监控等控制算法。从便于系统升级、维护和开发的角度出发，设计系统架构，并以Microsoft VC++6.0为开发平台，整合各功能模块，开发了控制系统。 为实现对螺旋桨的加工控制，分析了螺旋桨的设计建模技术及加工工艺过程，在UG环境下建立了螺旋桨三维实体模型，并实现了对螺旋桨的加工编程。设计了螺旋桨单面加工控制算法，采用ADAMS虚拟样机技术，并基于数控加工程序对混联装置加工螺旋桨的过程进行仿真。采用一次lagrange插值公式对仿真数据进行处理，验证了该混联装置加工螺旋桨可行，控制算法精度能够到达预期要求。最后依据单面加工控制研究，提出了螺旋桨双面加工控制方案，为螺旋桨的双面加工控制实现奠定基础。 |
| 作者： | 黄新帅 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 王瑞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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