变自由度螺栓夹紧机构设计及试验研究

为解决水下石油管道法兰连接机具20个螺栓的夹紧定位难题,运用变自由度机构构型设计方法,设计了变自由度螺栓夹紧定位机构,并对其不同工作阶段的不同功能结构进行分析,实现了成组螺栓的夹紧与释放。运用动力学仿真软件ADAMS建立螺栓夹紧机构的多体动力学模型,并对螺栓的夹紧过程进行动力学仿真,得到各螺栓的受力曲线,仿真结果表明,成组螺栓受力均匀,满足螺栓夹紧定位需求。研制了螺栓夹紧机构试验样机,进行了螺栓夹紧定位与释放试验,结果表明,螺栓夹紧机构能可靠地夹紧与释放螺栓,并能保证成组螺栓的定位精度,螺栓能成功引入螺母,验证了螺栓夹紧机构设计的合理性。

变自由度螺栓夹紧机构运动可靠性分析

针对管道法兰自动连接机具对成组螺栓进行定位、夹紧与释放的实际需求,设计一种变自由度螺栓定位夹紧机构,并对其工作原理进行分析,建立了螺栓定位夹紧机构运动误差分析的数学模型。运用机构运动精度的概率分析方法,建立螺栓夹紧机构运动精度可靠性模型,分析各构件参数对夹紧机构运动可靠性的影响。采用MATLAB软件编制程序,对夹紧机构的运动精度可靠性进行计算与仿真分析,给出了夹紧机构的可靠性设计结果,满足螺栓定位夹紧可靠性要求。