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

1、飛機(jī)裝配是飛機(jī)制造過(guò)程中最重要、最復(fù)雜的環(huán)節(jié)之一，直接決定飛機(jī)產(chǎn)品的最終性能和質(zhì)量。飛機(jī)部件或組件的空間定位問(wèn)題是飛機(jī)裝配中的共性關(guān)鍵問(wèn)題，定位精度將直接影響飛機(jī)產(chǎn)品的氣動(dòng)外形、疲勞壽命與可靠性等。為了能夠提高飛機(jī)部件姿態(tài)調(diào)整的質(zhì)量與效率，目前先進(jìn)的調(diào)姿技術(shù)正朝著數(shù)字化、自動(dòng)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(duì)象，該調(diào)姿系統(tǒng)由飛機(jī)部件與三坐標(biāo)數(shù)控定位器組成，對(duì)其逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、工作空間、柔性多體動(dòng)力學(xué)建模與仿真、含非理想運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)

2、調(diào)姿過(guò)程仿真與球頭—球窩磨損建模等問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　介紹了飛機(jī)裝配技術(shù)的發(fā)展歷史、應(yīng)用背景與意義。比較詳細(xì)地描述了建模與仿真技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀及其在飛機(jī)裝配中的應(yīng)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(lèi)型的優(yōu)缺點(diǎn)。提出了基于調(diào)姿機(jī)構(gòu)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的軌跡規(guī)劃方法，采用調(diào)姿機(jī)構(gòu)正運(yùn)動(dòng)學(xué)法與網(wǎng)格搜索法分析了調(diào)姿機(jī)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(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)調(diào)姿機(jī)構(gòu)自身特點(diǎn)將三坐標(biāo)定位器的支撐桿視為柔性體，綜合運(yùn)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(jī)構(gòu)的柔性多體動(dòng)力學(xué)模型，經(jīng)數(shù)值求解得到調(diào)姿過(guò)程中飛機(jī)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(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)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(jìn)的Coulomb摩擦力

4、模型建立了球頭與球窩關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)模型;最后，建立了兩種含非理想運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的調(diào)姿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，并使用多種運(yùn)動(dòng)路徑對(duì)其進(jìn)行仿真計(jì)算，分析了配合間隙、摩擦力、運(yùn)動(dòng)路徑與球鉸關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)調(diào)姿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的影響，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)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(jì)算模型。根據(jù)之前已經(jīng)構(gòu)建的非理想運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出調(diào)姿過(guò)程中各個(gè)球頭與球窩的接觸力、接觸點(diǎn)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