飛機部件數(shù)字化調(diào)姿過程建模與仿真關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、飛機裝配是飛機制造過程中最重要、最復雜的環(huán)節(jié)之一，直接決定飛機產(chǎn)品的最終性能和質(zhì)量。飛機部件或組件的空間定位問題是飛機裝配中的共性關(guān)鍵問題，定位精度將直接影響飛機產(chǎn)品的氣動外形、疲勞壽命與可靠性等。為了能夠提高飛機部件姿態(tài)調(diào)整的質(zhì)量與效率，目前先進的調(diào)姿技術(shù)正朝著數(shù)字化、自動化、柔性化的方向發(fā)展。本文以數(shù)字化調(diào)姿系統(tǒng)為研究對象，該調(diào)姿系統(tǒng)由飛機部件與三坐標數(shù)控定位器組成，對其逆運動學、工作空間、柔性多體動力學建模與仿真、含非理想運動關(guān)節(jié)

2、調(diào)姿過程仿真與球頭—球窩磨損建模等問題進行了深入的研究。主要研究內(nèi)容包括:
　　介紹了飛機裝配技術(shù)的發(fā)展歷史、應用背景與意義。比較詳細地描述了建模與仿真技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀及其在飛機裝配中的應用。
　　闡述了數(shù)字化調(diào)姿系統(tǒng)的調(diào)姿原理以及調(diào)姿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析了多種調(diào)姿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)缺點。提出了基于調(diào)姿機構(gòu)逆運動學分析的軌跡規(guī)劃方法，采用調(diào)姿機構(gòu)正運動學法與網(wǎng)格搜索法分析了調(diào)姿機構(gòu)的工作空間。描述了數(shù)字化調(diào)姿系統(tǒng)的硬件和軟件集成方

3、法。
　　構(gòu)建了調(diào)姿系統(tǒng)的柔性多體動力學模型。根據(jù)調(diào)姿機構(gòu)自身特點將三坐標定位器的支撐桿視為柔性體，綜合運用拉格朗日方程、虛功原理與拉格朗日乘子法建立調(diào)姿機構(gòu)的柔性多體動力學模型，經(jīng)數(shù)值求解得到調(diào)姿過程中飛機部件和定位器的受力情況。
　　建立了兩種典型非理想球鉸關(guān)節(jié)的運動學與動力學模型。首先，分別基于Hertz接觸理論與體積接觸模型構(gòu)建了含半球形球窩與含球帶形球窩的球鉸關(guān)節(jié)法向接觸力模型;然后，結(jié)合改進的Coulomb摩擦力

4、模型建立了球頭與球窩關(guān)節(jié)的動力學模型;最后，建立了兩種含非理想運動關(guān)節(jié)的調(diào)姿機構(gòu)動力學模型，并使用多種運動路徑對其進行仿真計算，分析了配合間隙、摩擦力、運動路徑與球鉸關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)對調(diào)姿機構(gòu)動態(tài)性能的影響，為結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動路徑規(guī)劃打下基礎(chǔ)。
　　構(gòu)建了兩種球鉸關(guān)節(jié)的磨損計算模型。根據(jù)之前已經(jīng)構(gòu)建的非理想運動關(guān)節(jié)動力學模型計算出調(diào)姿過程中各個球頭與球窩的接觸力、接觸點位置等信息;然后，結(jié)合Archard方程建立球頭與球窩的磨損模型，為了能