TBM推進機構(gòu)誤差變形與順應(yīng)性變形的協(xié)調(diào)性設(shè)計.pdf

1、推進機構(gòu)是TBM裝備關(guān)鍵子部件，需要承受作業(yè)環(huán)境下的重載荷、大突變載荷及強烈振動載荷，在滿足極限掘進力的前提下，實現(xiàn)運動精準(zhǔn)控制。推進機構(gòu)本身是剛?cè)狁詈象w，在掘進過程中，若剛性不夠，難以承受重載荷，位姿穩(wěn)定性不足；若柔度不足，機構(gòu)難以順應(yīng)大突變載荷。為化解這兩者間的必然沖突，保證TBM快速、準(zhǔn)確、安全掘進，本文以Wirth雙護盾式全斷面掘進機推進機構(gòu)（簡稱Π型+扭力缸推進機構(gòu)）為研究對象，從變形角度出發(fā)，圍繞上述關(guān)鍵科學(xué)問題開展了以下研

2、究工作：
　　利用Solidworks建立了6自由度Π型+扭力缸推進機構(gòu)仿真模型，運用螺旋理論分析此種機構(gòu)的運動能力，并采用有限元法和CAD軟件仿真分析驗證其工作能力。采用機構(gòu)微分運動原理建立其冗余驅(qū)動的運動分析模型，利用Moore-Penrose廣義逆建立冗余機構(gòu)的速度正解，滿足機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)性。
　　針對冗余運動分析模型，采用力平衡方程對機構(gòu)的受力情況進行了分析。根據(jù)TBM工作的特點，利用分區(qū)形矩陣，建立速度和力的兼容方

3、程，分析了分區(qū)等效受力模型。利用子結(jié)構(gòu)裝配法分析支鏈的剛度，運用虛位移原理建立了其結(jié)構(gòu)剛度分析方法。通過對剛度的靈敏度分析，研究了整機剛度與機構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸、工作空間、載荷作用空間之關(guān)系，得到關(guān)鍵設(shè)計和分析參數(shù)。
　　通過利用獨立度對整機剛度分析，發(fā)現(xiàn)變形耦合性存在，分析二力桿力和變形的模型，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出誤差變形和順應(yīng)性變形兩者的成因和辨識方法，建立了表征推進機構(gòu)工作精度（誤差變形與順應(yīng)性變形）的變形協(xié)調(diào)性評價指標(biāo)（CDI）。利用