【摘要】： 空間對接平臺的主要任務(wù)就是將設(shè)備精確的裝入固定箱體中或者由固定箱體中拆卸下來以維護(hù)。本文主要從實(shí)現(xiàn)精密對接出發(fā),分析出空間對接平臺的六自由度調(diào)節(jié)功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)備精確對接到位的關(guān)鍵技術(shù)。從而分析出支撐腔體是空間對接平臺的關(guān)鍵件。對支撐腔體的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重大意義,為以后的空間對接平臺的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 對空間對接平臺進(jìn)行了功能分析,將功能進(jìn)行了分解、歸類。歸納整合后得出了空間對接平臺組成結(jié)構(gòu)。通過功能分析以及現(xiàn)場對接情況,發(fā)現(xiàn)空間對接平臺的六自由度調(diào)整功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)備精確對接的關(guān)鍵,對空間對接平臺支撐腔體這一關(guān)鍵件的優(yōu)化設(shè)計(jì)是必要的,也是本文進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究對象。 本文以空間對接平臺支撐腔體作為研究對象,主要利用有限元軟件ANSYS11.0建立腔體有限元模型,根據(jù)實(shí)際情況施加約束及載荷,然后進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析,得出了腔體的等效最大值應(yīng)力、最大變形量值、前10階模態(tài)以及相應(yīng)振型。這些數(shù)據(jù)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)。 介紹了連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的方法和理論,本文使用的Ansysworkbench11.0采用變密度法進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,優(yōu)化準(zhǔn)則法進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。介紹了變密度法建立拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型的方法,推導(dǎo)了迭代算式。定義了優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)、約束條件、設(shè)計(jì)變量。通過改變約束條件得到了3中優(yōu)化結(jié)果,但偽密度云圖總體輪廓基本保持一致。為防止優(yōu)化結(jié)果出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象,對拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果進(jìn)行了可信度分析,發(fā)現(xiàn)優(yōu)化過程不存在網(wǎng)格依賴性。拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果并不能用于產(chǎn)品的加工制造,考慮腔體采用鑄造方式,結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化密度云圖對腔體進(jìn)行了可制造化處理,設(shè)計(jì)出新的對接平臺腔體。最后對新腔體建立有限元模型進(jìn)行靜力學(xué)、模態(tài)分析。比較了優(yōu)化前后腔體的最大值等效應(yīng)力、最大值變形量值、前10階模態(tài)、振型以及它們出現(xiàn)位置,發(fā)現(xiàn)優(yōu)化前后腔體的力學(xué)性能并未發(fā)生太大變化,都在容許范圍內(nèi);不過優(yōu)化后一階固有頻率明顯提高,腔體動力學(xué)特性變好。且腔體質(zhì)量減小近30%,大大降低了加工制造成本。因此,達(dá)到了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)目的,對以后空間對接平臺的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義,達(dá)到了課題研究的目的。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH122
【圖文】：

2.1 對接平臺概述作為某工程實(shí)際項(xiàng)目的運(yùn)用，對接平臺用于兩設(shè)備之間的精密對接。如圖2.1所示，對接平臺放置在設(shè)備待裝工位的地面上，設(shè)備放置于對接平臺上面，在對接平臺垂直上方是固定箱體。設(shè)備兩側(cè)有固定滑軌，上方固定箱體內(nèi)對應(yīng)有兩導(dǎo)軌。在工程中需要把設(shè)備精密安裝到帶有導(dǎo)軌的固定箱體內(nèi)部，箱體內(nèi)部兩導(dǎo)軌是豎直且相互平行的，設(shè)備左右兩側(cè)有兩根互相平行的滑軌。在裝配中首先要解決的問題就是使設(shè)備兩側(cè)滑軌與上面固定箱體的豎直導(dǎo)軌準(zhǔn)確對位。即是通過對接平臺在空間六個(gè)自由度（X、Y、Z、α 、β 、θ ）調(diào)節(jié)設(shè)備姿態(tài)，使得設(shè)備的幾何中心與固定箱體兩對導(dǎo)軌的幾何中心重合；同時(shí)，使得固定箱體兩對導(dǎo)軌的底部對應(yīng)與設(shè)備兩側(cè)的滑軌的端部分別在同一平面內(nèi)。在同時(shí)滿足了這兩個(gè)條件下，通過下面的對接平臺調(diào)節(jié)Z方向的自由度使設(shè)備精確裝配到固定箱體的導(dǎo)軌上。如果在對接過程中不解決設(shè)備姿態(tài)精確調(diào)整問題

對于設(shè)備的安裝，為滿足精確對接基本功能，根據(jù)上面的功能分析將對接平臺分為三個(gè)部分，即平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)、水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及支撐腔體。對接平臺結(jié)構(gòu)組成如圖2.3。圖 2.2 對接平臺功能分解Fig. 2.2 Functional analysis for Butt-joint platforms設(shè) 備 精 確 對 接Z方向運(yùn)動θ方向運(yùn)動X方向運(yùn)動β方向運(yùn)動α方向運(yùn)動Y方向運(yùn)動平 面 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 水 平 調(diào) 節(jié) 機(jī) 構(gòu)空 間 對 接 平 臺支 撐 腔 體平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)圖 2.3 對接平臺結(jié)構(gòu)組成Fig. 2.3 Structural compose for Butt-joint pl

2.4 本章小結(jié)根據(jù)工程實(shí)際項(xiàng)目的應(yīng)用，介紹了對接平臺的實(shí)際使用情況，歸納接平臺應(yīng)具備的功能。通過功能分析將對接平臺各功能進(jìn)行細(xì)化、分類確定了對接平臺各子系統(tǒng)的功能。通過功能分析以及現(xiàn)場安裝實(shí)際數(shù)據(jù)出對接平臺的關(guān)鍵技術(shù)即六自由度調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)，從中提煉出對接平——支撐腔體，也是本文研究的對象。圖 2.5 對接平臺支撐腔體模型Fig. 2.5 Model of sustain shelly of butt-joint platform

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 姚柯飛;地層變形模擬試驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];長安大學(xué);2012年

本文編號：2807265