異形盾構五桿切削機構的研究.pdf

1、異形盾構以其切削斷面利用率高、能更好地符合施工要求、有效提高作業(yè)效率、減少施工成本等優(yōu)點而成為近年來盾構技術發(fā)展的主要方向之一.該文通過將傳統(tǒng)機構學中的五桿機構與現(xiàn)代盾構技術相結(jié)合研究實現(xiàn)柔性傳動輸出(即伺服控制輸出)運動的異形盾構五桿切削機構.主要內(nèi)容和研究成果如下:1、五桿機構的奇異性分析 奇異性是機構系統(tǒng)的固有特性,通過對五桿機構奇異性條件進行數(shù)學推導和分析,為五桿機構在盾構切削刀盤的結(jié)構設計上避免出現(xiàn)奇異位形建立理論依據(jù).2、五

2、桿機構的可動性分析 通過對平面兩自由度五桿環(huán)路的可動性進行分析,得到五桿環(huán)路的可動性條件和平面兩自由度五桿環(huán)路兩個連架桿成為曲柄的充分必要幾何尺寸條件.這對五桿機構在異形盾構結(jié)構上的實現(xiàn)至關重要.3、混合驅(qū)動平面兩自由度五桿機構的運動學和動力學分析 該文提出盾構五桿切削機構適合混合驅(qū)動的概念,利用桿組法對五桿機構的正向和逆向運動學進行分析,建立運動學模型,以獲得輸出運動與輸入運動的位置、速度以及加速度之間的關系.并進行了運動學的計算機.

3、仿真在運動學分析的基礎上,進行動力學分析,建立動力學模型,以獲得輸入運動與輸出運動之間的力矩及功率的關系.并對五桿機構解耦及其動力學進行了分析.4、異形盾構五桿切削機構三種軌跡方程(即位置方程)的建立 文中按照平面五桿機構存在曲柄的桿長條件對五桿機構的類型進行了分析,然后分析了五桿機構的工作空間范圍,在此基礎上建立了異形盾構五桿切削機構矩形、橢圓形以及拱形(上弓形+下矩形)三種斷面形狀的位置方程.以上四點都為五桿機構在異形盾構切削機構上

4、的實現(xiàn)打下了扎實的理論基礎,為實際盾構設計提供了理論依據(jù).5、異形盾構五桿切削機構的結(jié)構布置及其控制策略 文中對盾構刀盤工作點的結(jié)構布置形式、五桿機構與混合驅(qū)動裝置的結(jié)構處理以及異形盾構五桿切削機構的整體結(jié)構設計進行了創(chuàng)新性的研究,首次提出四種驅(qū)動結(jié)構(主電機—伺服電機、主電機—伺服馬達、主驅(qū)動馬達—伺服電機、主驅(qū)動馬達—伺服馬達)的設計方案,并主要對不同驅(qū)動機構的控制系統(tǒng)進行了動態(tài)穩(wěn)定性分析.6、基于朗肯理論,針對土壓平衡式圓形盾構進