水下矢量推進器的動力學仿真及優(yōu)化設計.pdf

1、目前人類正面臨著人口、資源和環(huán)境三大難題。陸地上的資源正在日益減少，而海洋和海洋底部卻蘊藏著極其豐富的生物資源及礦產資源。海洋作為人類尚未廣泛開發(fā)的地方和高技術領域之一是近幾年國際上激烈競爭的焦點。而推進系統(tǒng)作為裝備各種探測器的水下載運器的動力系統(tǒng)，其受到了極大的重視，由于傳統(tǒng)的推進系統(tǒng)的復雜性和不靈活等原因，研發(fā)新型的推進裝置是當今的熱點問題。
　　 國防科學技術大學提出了一種全方位矢量推進的新想法，并設計出了一種基于錐齒輪輪

2、系的傳動的矢量推進器，該裝置可以把螺旋槳推進軸系和舵合二為一，通過改變螺旋槳空間姿態(tài)來改變推力方向。文章針對這種新型矢量推進器，對其動力學系統(tǒng)進行了建模與仿真分析，具體來說，完成了以下工作：
　　 對矢量推進器運行的環(huán)境進行了分析，并對環(huán)境進行了適當?shù)暮喕?。螺旋槳的推力和扭矩是最重要的負載形式，根據(jù)原理樣機主要技術指標的需要，計算出推進裝置的推力和扭矩，浮力和浮力矩，深海靜壓力和水動力等外載荷形式并進行了適當簡化以方便載荷在虛擬

3、樣機中施加。
　　 基于矢量推進器的實體模型，利用SolidWorks與ADAMS的接口功能，在ADAMS中建立了矢量推進器多剛體動力學模型，基于Hertz靜力彈性接觸理論推導出直齒和錐齒輪的接觸力仿真參數(shù)。仿真得到了螺旋槳軸的輸出速度以及齒輪間的嚙合力的幅值和頻率，對比理論值，仿真結果表明了建立的動力學模型是正確的。并基于此模型，分析了外部激勵和內部激勵對系統(tǒng)動力學特性的影響。
　　 利用ADAMS和ANSYS的聯(lián)合仿

4、真功能，在ANSYS中生成ADAMS所需的螺旋槳模態(tài)中性文件。利用此文件，建立了裝置的剛柔混合模型，并對其進行了仿真分析?；诖藙側峄旌夏Ｐ?，分析了螺旋槳柔性體軸對整個系統(tǒng)的影響。
　　 利用ANSYS的結構分析功能，對裝置的零部件進行了結構分析與優(yōu)化。得到了零部件的應力，應變及振動特性。對推進軸系進行了模態(tài)分析，為控制系統(tǒng)的設計提供了依據(jù)。
　　 通過本文的研究，為水下矢量推進器的進一步的設計與優(yōu)化提供了參考，為其控制