升降鳍板锁紧系统设计及仿真研究

摘要

海洋资源已成为各国必争的重要资源之一，海洋环境资源的占有直接关系到一个国家的国泰民安和可持续发展。探测并有效利用海洋资源，科学考察船是必不可少的关键设施。科考船作为特殊的工程船，其探测设备的使用环境将直接影响到海洋科学研究，而船体表面在船舶航行过程中受到水流冲击较大，直接伸出舷外探测将难以满足其使用要求，探测仪器舱应运而生。升降鳍板锁紧机构作为保证仪器舱快速有效地锁紧在所需探测部位的装置，其重要性不言而喻。升降鳍板锁紧机构由液压缸伸缩驱动楔块运动从而推动鳍板并将其锁紧。
　　 对于有机械液压相互作用的系统，利用仿真软件对各自的机械和液压性能进行的研究有很多，但将二者结合起来进行分析的较少。独立进行仿真分析，往往导致机械装置中的液压驱动力和液压装置中的机械负载不能准确给定，使研究结果存在一定偏差。本文针对以上问题做了以下几方面的工作：
　　 1)综述了当前锁紧系统的国内外发展的现状，介绍了虚拟样机技术的发展及其在液压系统中的应用；
　　 2)阐述了科考船升降鳍板锁紧系统的结构形式、运行机理、主要功能及运行要求，确定了系统组成组件及相关的零部件参数，确立了锁紧系统模型；
　　 3)建立了锁紧机构的Pro/E三维模型，利用有限元软件Nastran柔性化处理了相关部件，对锁紧系统机械装置进行运动学及动力学性能分析，并建立其刚柔混合模型，分析了各个零部件柔性对整个系统的影响，确定了贴近实际并利于计算的刚柔混合模型；
　　 4)根据锁紧系统主要功能，设计了液压工作系统，分析了各液压元件的性能，以及其参数对整个液压系统的影响；并根据设计建立了锁紧系统AMESim液压模型，确定了液压参数、分析系统静态性能，改进简化调试了系统，以保证液压参数的正确性。
　　 5)利用运动学分析与液压分析软件接口(ADAMS-AMESim Interface)进行实时数据传递，建立了接口模块将各参数实时传递，在AMESim中建成全系统仿真模型，进行了联合仿真，分析仿真结果进行，最终成功建立升降鳍板锁紧系统的联合仿真模型，以指导设计生产。