基于含有冗余支链3-RPS/3-SPS并联机构的波浪能转换装置优化设计

作     者：赵裕明 金振林 ZHAO Yuming;JIN Zhenlin

作者机构：燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 河北省重型智能制造装备技术创新中心秦皇岛066004 

基　　金：国家自然科学基金重点资助项目(51335007) 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2019年第55卷第23期

页      码：93-102页

摘      要：提出了一种含有冗余支链的3-RPS/3-SPS并联机构,基于该机构设计了一种新型的海浪发电装置。对波浪中发电装置的浮子进行运动学建模,得到耦合运动方程并采用切片理论方法确定了方程中的水动力系数。通过分析浮子能量采集效率与浮子尺寸的关系,确定浮子直径为6 m时波浪能采集效率较高。建立了3-RPS/3-SPS机构支链与末端的速度映射关系,通过对液压缸的受力分析,推导出液压缸等效黏性阻尼系数,进而建立了修正的浮子运动方程,该方法同样适用于其他采用并联机构的海浪发电装置。定义了波能装置的有效工作空间评价指标、全域运动学性能评价指标及输出功率指标,绘制了各项指标在结构参数上的分布情况,基于性能评价指标对波能装置进行多目标结构参数优选,确定了一组综合性能较优的几何参数。优选结果表明:波能装置中机构几何参数R=5 m,r=2 m时,工作空间体积、运动学性能及输出功率等性能均有不同程度提升。该研究为海浪发电装置的设计和应用提供了理论基础。

主 题 词：海浪发电 并联机构 浮体运动 工作空间 尺度优化 

学科分类：07[理学] 0707[理学-海洋科学类] 080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2019.23.093

馆 藏 号：203878603...