飞机数字化装配调姿工装系统设计

【摘要】目前,我国的飞机装配正逐步迈向数字化装配阶段,在飞机数字化装配系统中,机身的姿态调整是通过调姿工装中定位器的协调运动来实现,调姿工装的性能会直接影响飞机的装配质量。本文对调姿工装中工艺接头的承载情况及其与机身的连接方式、机身的支撑方式、定位器的刚度配置等问题进行了深入的研究。主要研究内容包括：介绍了飞机装配技术现状以及飞机数字化装配中的若干关键技术,介绍了有限元分析方法在飞机装配领域中的应用以及调姿工装的建模分析方法。详细阐述了数字化装配系统中机身位姿调整的原理。简要介绍了飞机数字化装配系统中的关键子系统：调姿工装、控制系统、测量系统与软件系统,并对子系统之间的集成方法进行了简要说明。总结了数字化装配系统中调姿工装的特点并明确了调姿工装优化设计的内容。设计了用于机身与定位器过渡连接的工艺接头。对工艺接头的承载能力和机身受力状态进行了有限元建模和分析。采用梁单元模拟螺栓,分析了机身与螺栓的载荷分布情况以及工艺接头的结构特征和设计参数对螺栓载荷分布的影响。得到了与机身工艺接头连接区域的机身壁板应力分布规律,得到了连接螺栓的轴向载荷与径向载荷的分布规律以及在不同连接形式下螺栓载荷的变化规律,用于指导工艺接头与机身连接方式的设计。为避免机身变形引起对机身制造和装配准确度的误判,需要给出合理的机身支撑点数量和位置。针对翼身数字化装配系统的机身结构,建立了机身的有限元模型,主要结构包括：蒙皮、桁条、普通隔框、加强框和保形架,研究了不同支撑条件下飞机的变形情况,分析了定位器数量、布局以及工艺接头安装位置等因素对机身变形的影响,得到了大型飞机数字化总装配中机身支撑点的设计方法。针对飞机数字化装配的需求,设计了一种定位器,介绍了其结构与工作原理。根据多体系统运动学理论建立了定位器的运动学模型,采用有限元法分析了调姿过程中定位器各部件的变形情况,建立了定位器空间定位误差模型。在建立了单个定位器的空间定位误差模型的基础上,通过分析调姿工装中机身与定位器的变形特性建立了定位器的定位误差与机身的位姿误差、变形之间的关系模型,对机身的位姿误差和变形进行参数化定义。提出了机身位姿误差与变形的计算方法,该方法将定位器空间定位误差模型与调姿工装有限元模型结合,根据定位器末端柔度矩阵设置弹簧刚度,在有限元模型中约束机身,由于机身变形与定位器变形之间的耦合关系,在有限元模型中采用迭代法求解,得到了机身的位姿误差与变形情况。为保证飞机装配质量,满足机身调姿工装的定位精度要求并兼顾整个调姿工装的经济性,提出了定位器的部件刚度配置方法,确定了定位器部件刚度配置的评价标准与流程。以典型的五次多项式调姿路径为例,采用正交试验法分析了定位器不同的刚度配置条件下机身的位姿误差与变形情况,进而得到了定位器部件刚度配置的约束条件。最后,以定位器的重量作为优化目标,给出了一种定位器的部件刚度配置。最后,总结了全文的研究内容,并对有待进一步研究的内容进行了展望。
【作者】盖宇春；
【导师】柯映林；
【作者基本信息】浙江大学，机械制造及其自动化，2013，博士
【关键词】定位器；飞机；机身；数字化装配；调姿；工艺接头；支撑；刚度配置；

【参考文献】
[1]俞荣华,田增平,周傲英.一种检测多语言文本相似重复记录的综合方法[J].计算机科学,2002,01:118-121.
[2]邵玉龙.太湖流域水系结构与连通变化对洪涝的影响研究[D].南京大学,环境科学,2013,硕士.
[3]朱建明.中石化长沙公司加油站油品损耗管理改进研究[D].湖南大学,工商管理,2013,硕士.
[4]吴茜.量子灰度图像研究及应用[D].华东交通大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[5]乐笑玮.珍稀孑遗植物水杉的亲缘地理学研究[D].华东师范大学,生态学,2013,硕士.
[6]路浩如.句法-词义模式识别中递归结构的文法推断[J].自动化学报,1988,02:112-119.
[7]崔龙.基于甬江特大桥的桥梁健康状态模糊综合评估[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[8]付星辰.高中英语合作学习[D].首都师范大学,学科教学,2013,硕士.
[9]邓峰,杨肖鸳.虚拟企业CRM的功能模块和信息流分析[J].计算机时代,2004,03:18-19.
[10]陈欣.高校档案管理系统的研究与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[11]王丽娜.微博文化雏形探析[D].西北大学,新闻学,2013,硕士.
[12]石泉.虚拟财产登记制度研究[D].西南大学,民商法学,2013,硕士.
[13]宋艳芹.亚波长微纳光子器件红外吸收特性研究[D].苏州大学,光学工程,2013,硕士.
[14]刘雪婷.掺杂对SrTiO_3光致发光和电学性能影响的研究[D].西北大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[15]余睢园.中小科技企业专利技术转化问题研究[D].上海大学,民商法,2013,硕士.
[16]李光磊.QGP相变中粒子关联与强子化机制的研究[D].华中师范大学,理论物理,2014,硕士.
[17]谷峻杰.禁止权利滥用理论研究[D].吉林大学,民商法学,2004,硕士.
[18]李娜.仰韶彩陶纹样在河南白酒包装中的应用研究[D].中原工学院,设计艺术学,2012,硕士.
[19]刘伟.基于DJGPP的GPS接收机设计[D].西安电子科技大学,导航、制导与控制,2011,硕士.
[20]尚琳琳.论九十年代散文的现代性[D].华南师范大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[21]张敬.高中日记体作文教学研究[D].山东师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[22]朱春芃.紫海胆壳中化学成分的分离鉴定及其活性研究[D].大连海洋大学,食品科学,2014,硕士.
[23]孙璐璐.社交型虚拟社区营销对口碑传播行为的影响研究[D].北京邮电大学,产业经济学,2012,硕士.
[24]马晓欣.影响竞技健美操运动员表现力的心理因素研究[D].沈阳体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[25]高瞻.我国高水平竞技篮球队参赛过程及调控的理论与实证研究[D].苏州大学,体育教育训练学,2013,博士.
[26]陈剑.宽带匹配网络理论的研究和实现——500MHz～2800MHz宽带放大器的研制[D].华东师范大学,无线电物理,2004,硕士.
[27]卢志军.基于脉冲耦合神经网络的图像滤波和边缘检测[D].西安电子科技大学,计算机应用,2004,硕士.
[28]孔令杰.邵雍易学逻辑思想研究[D].河北大学,逻辑学,2014,硕士.
[29]陈迪,张森,李悛.基于模型的数据挖掘系统在大坝监控中的应用[J].微机发展,2005,11:86-88+124.
[30]王海龙.热强碱性条件下两种钢冲击腐蚀磨损的研究[D].辽宁工程技术大学,材料加工工程,2004,硕士.
[31]周晓庆.异戊烷氧基等酞菁/石墨烯复合材料的制备及氨敏性研究[D].黑龙江大学,2014.
[32]石青云.福岛核事故对海阳核电厂本底调查的影响[D].苏州大学,临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[33]张晓明.韩国短期资本流动监管政策的调整及其有效性分析[D].辽宁大学,世界经济,2012,硕士.
[34]刘斌.微小三维尺寸自动光学检测系统的关键技术研究[D].天津大学,2010.
[35]项锴.新型手性螺环氮杂环卡宾盐及其金络合物的设计与合成[D].兰州大学,有机化学,2013,硕士.
[36]覃子建.乌江渡电站水库地震灾害[J].地震学刊.1994(03)
[37]杨柳.地方政府部门正副职领导和谐关系问题研究[D].湖南科技大学,马克思主义理论,2013,硕士.
[38]鲍丹艳.桃核承气汤对脓毒症患者凝血—炎症网络部分因子的影响[D].广州中医药大学,中西医结合临床（专业学位）,2013,硕士.
[39]蔡延耀.无线传感器网络中能量均衡的分簇路由协议研究[D].杭州电子科技大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[40]赵玉婷.基于功能纳米材料的电化学传感器在生物检测中的应用[D].华中师范大学,2013.
[41]蔡晓红.广告语中的预设与含义研究[D].湖南师范大学,英语语言文学,2003,硕士.
[42]王婧.痴呆症家庭照顾者面临的挑战及对痴呆症照顾服务的期望[D].中南大学,护理学,2014,博士.
[43]魏蕾.小型机电公司OEM经营战略转型研究[D].西安工业大学,管理学,2014,硕士.
[44]钟华.快速估算国际工程项目成本[D].天津大学,水利工程,2013,硕士.
[45]王川.地缘战略视野下中国企业对中亚地区直接投资问题研究[D].华东师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[46]金华.《岁寒堂诗话》的诗学研究现状[J].重庆第二师范学院学报,2014,05:84-87.
[47]葛沧.永磁风力发电控制系统及低电压穿越的研究[D].哈尔滨理工大学,电力系统及其自动化,2012,硕士.
[48]宫纪波.认知无线电实时通信平台关键技术研究与实现[D].山东大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[49]仵高升.叶片类零件多轴数控加工中的刀位计算及程序优化研究[D].西北工业大学,航空宇航制造工程,2004,硕士.
[50]宋华雨.我国上市公司成本粘性问题研究[D].山东财经大学,会计学,2013,硕士.