大型组合式回转体重心评价及其去重平衡研究

摘要

由于成形加工过程中受制造精度、材料缺陷及加工误差等非设计因素的影响，导致工件的实际重心位置存在偏差，尤其是对大型组合式回转体，会产生严重的静不平衡和动不平衡问题。
　　本文以组合式船用螺旋桨为研究对象，旨在解决桨叶重心误差评价和去重平衡问题。基于数学上的球域理论，提出了桨叶重心最小包容球和重心公差球的概念，通过比较重心最小包容球和重心公差球的空间关系，提出桨叶重心评价方法，以判断桨叶的实际重心偏差和对组合桨进行去重平衡处理时提供桨叶选择对策。
　　针对桨叶重心最小包容球的求解提出了5种算法，并分别给出具体步骤，使用MATLAB软件分别对算法的准确性、稳定性和快速性做出评价;在重心公差球的计算方面，结合组合式船用螺旋桨的实际情况，提出最优重心公差球的构建原则，包括重心矩最小原则、去重成本最低原则和去重量最省原则，并给出最优重心公差球的具体算法。
　　针对桨叶去重平衡的最优化要求，分别以去重量最小和桨叶重心离散程度最小为标准提出相应的去重平衡方案。在对不合格桨叶重心修正后，对桨叶的组合顺序进行优化，并利用ADAMS软件对上述研究结果进行仿真验证，结果表明，利用本文提出的重心评价和去重平衡方法进行重心修正后，螺旋桨的力学性能有了显著提高。因此，该重心评价以及去重平衡方法应用于生产实践具有重要意义和可观的技术经济前景。
　　基于以上理论和方法，面向生产实际，针对组合式船用螺旋桨的重心评价和去重平衡问题，开发出人机交互界面，并给出详细操作步骤，通过对一组实际测量的组合式螺旋桨的桨叶数据进行操作，完成本界面在实际工程中的应用。