21世纪将是人类认知海洋、开发海洋的世纪,世界各国都在加紧研究和开发海洋资源。要想更好地利用海洋资源,装备各种探测器的水下载运器作为海底探测的一种重要工具必不可少,水下载运器可以扩展深海探测的手段,并取得深海景象图片、海底矿石等近距离材料,为深海资源利用打下基础,为此世界各国都在加紧研制高性能的水下载运器。由于海底情况复杂,环境恶劣,对水下载运器的机动性能要求极高,理想的载运器应能完成前进、后退、偏航、俯仰、悬停、原地转弯、垂直升降等动作,但是目前大多数载运器还无法完全满足上述动作要求。本文研制一种基于锥齿轮轮系传动的矢量推进装置,该装置可以获得方向和大小都可以改变的矢量推进力,将该推进器应用于水下载运器,可以提高载运器的机动性,又不至于使载运器的推进系统过于复杂。本文主要完成以下几个内容:1.装置的机械结构设计。拟定传动方案,设计传动系统结构简图,按照强度条件设计主要传动零部件,对部分无法计算强度的零件依据安装尺寸进行结构设计,选用合适的密封元件,使用三维建模软件进行零件的建模和装配,并对装配体进行静态干涉和动态碰撞检查;2.主要零部件静力学分析和原动机选型。对主要受力零部件如轴承、螺栓进行受力分析,计算出螺栓预紧力大小,利用有限元法对中间轴和旋转支架进行强度校核,并优化设计。机械结构设计定型后,分析装置工作状况,选用合适的电机;3.传动系统数学建模和运动试验。对装置进行运动学建模和运动仿真,并进行了运动试验,验证了运动学模型的正确性,建立装置的水下动力学模型。分析安装了3个该矢量推进装置的载运器水下受力情况,并建立相应的动力学模型,为以后实验提供重要的理论依据。通过本文的研究,为水下矢量推进装置工程样机研制打下基础,并为样机的控制系统设计提供了数学模型。