飛機數(shù)字化裝配調姿工裝系統(tǒng)設計.pdf

1、目前，我國的飛機裝配正逐步邁向數(shù)字化裝配階段，在飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)中，機身的姿態(tài)調整是通過調姿工裝中定位器的協(xié)調運動來實現(xiàn)，調姿工裝的性能會直接影響飛機的裝配質量。本文對調姿工裝中工藝接頭的承載情況及其與機身的連接方式、機身的支撐方式、定位器的剛度配置等問題進行了深入的研究。主要研究內容包括:
　　介紹了飛機裝配技術現(xiàn)狀以及飛機數(shù)字化裝配中的若干關鍵技術，介紹了有限元分析方法在飛機裝配領域中的應用以及調姿工裝的建模分析方法。詳細闡

2、述了數(shù)字化裝配系統(tǒng)中機身位姿調整的原理。簡要介紹了飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)中的關鍵子系統(tǒng):調姿工裝、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)，并對子系統(tǒng)之間的集成方法進行了簡要說明?？偨Y了數(shù)字化裝配系統(tǒng)中調姿工裝的特點并明確了調姿工裝優(yōu)化設計的內容。
　　設計了用于機身與定位器過渡連接的工藝接頭。對工藝接頭的承載能力和機身受力狀態(tài)進行了有限元建模和分析。采用梁單元模擬螺栓，分析了機身與螺栓的載荷分布情況以及工藝接頭的結構特征和設計參數(shù)對螺栓載荷分布

3、的影響。得到了與機身工藝接頭連接區(qū)域的機身壁板應力分布規(guī)律，得到了連接螺栓的軸向載荷與徑向載荷的分布規(guī)律以及在不同連接形式下螺栓載荷的變化規(guī)律，用于指導工藝接頭與機身連接方式的設計。
　　為避免機身變形引起對機身制造和裝配準確度的誤判，需要給出合理的機身支撐點數(shù)量和位置。針對翼身數(shù)字化裝配系統(tǒng)的機身結構，建立了機身的有限元模型，主要結構包括:蒙皮、桁條、普通隔框、加強框和保形架，研究了不同支撐條件下飛機的變形情況，分析了定位器數(shù)量

4、、布局以及工藝接頭安裝位置等因素對機身變形的影響，得到了大型飛機數(shù)字化總裝配中機身支撐點的設計方法。
　　針對飛機數(shù)字化裝配的需求，設計了一種定位器，介紹了其結構與工作原理。根據(jù)多體系統(tǒng)運動學理論建立了定位器的運動學模型，采用有限元法分析了調姿過程中定位器各部件的變形情況，建立了定位器空間定位誤差模型。
　　在建立了單個定位器的空間定位誤差模型的基礎上，通過分析調姿工裝中機身與定位器的變形特性建立了定位器的定位誤差與機身的位

5、姿誤差、變形之間的關系模型，對機身的位姿誤差和變形進行參數(shù)化定義。提出了機身位姿誤差與變形的計算方法，該方法將定位器空間定位誤差模型與調姿工裝有限元模型結合，根據(jù)定位器末端柔度矩陣設置彈簧剛度，在有限元模型中約束機身，由于機身變形與定位器變形之間的耦合關系，在有限元模型中采用迭代法求解，得到了機身的位姿誤差與變形情況。
　　為保證飛機裝配質量，滿足機身調姿工裝的定位精度要求并兼顧整個調姿工裝的經濟性，提出了定位器的部件剛度配置方法