舱段柔顺装配中可调柔性支撑设计与实验研究

摘要

圆筒类舱段装备广泛应用于航空、航天等国防领域，舱段对接属高精度装配，是装备制造的重要环节之一。舱段种类型号多，舱段对接安装属小批量多批次生产工艺，现有自动化对接方案装配过程中，受舱段加工误差和调姿定位装置系统精度等因素影响，对接舱段的位置和姿态很难精确地达到预定要求，对接后的舱段间存在较大的装配内应力，最终直接影响舱段装备的整体性能。传统的借助吊具手工装配的方法,虽然能够有效减小装配内应力，但效率低、劳动强度大，无法保证批量装配性能均一性。以减小装配内应力为目的的舱段柔顺装配工艺方案提出对舱段加工误差高度包容性、支撑柔性可控的技术要求。
　　本文对舱段自动对接装配进行改进，提出柔顺装配工艺方案，基于柔顺装配调姿原理，设计柔性支撑平台，应用于舱段和对接装置之间，仿人工对接的柔性和灵活性，在可控范围内降低装配支撑的刚性，释放局部自由度，增强自适应性，实现柔顺装配。
　　根据柔性支撑平台调姿原理及功能需求，基于摩擦联接动静转变基本原理，设计可调柔性支撑单元，柔性支撑单元阈值可调，当单元受力小于其阈值时单元为刚性，仅起支撑作用；当单元受力大于其阈值时单元为柔性，可以通过自身被动伸缩和转动调节柔性支撑平台及对接舱段位姿。对可调柔性支撑单元刚柔转变阈值进行理论计算，通过调节单元刚柔转变阈值设定支撑单元工作力，用以适应不同型号和重量舱段装配过程中的位姿调整补偿。
　　利用有限元分析软件对可调柔性支撑单元进行仿真，研究其阈值设定与工作性能，分析舱段柔顺对接前后装配应力，验证柔性支撑平台性能。加工制造单元样件，对单个可调柔性支撑单元进行实验研究，结果表明：可调柔性支撑单元性能稳定，其阈值调节范围及调节精度均能满足设计要求。利用实验数据与理论计算综合对阈值标定，为单元阈值设定提供参考依据。

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第 1 章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 柔顺装配及研究发展现状

1.3 可调柔性支撑技术概述

1.4 摩擦联接及应用

1.5 本文主要研究内容

第2章 柔顺装配方案设计

2.1 自动装配工艺方案

2.2 柔性支撑平台调姿原理

2.3 柔性支撑平台设计

2.4 本章小结

第3章 可调柔性支撑单元设计

3.1 设计要求

3.2 基本原理

3.3 结构方案设计

3.4 可调柔性支撑单元设计

3.5 关键零件强度计算与校核

3.6 本章小结

第4章 可调柔性支撑单元阈值计算

4.1 柔性支撑平台阈值计算

4.2 单元阈值计算理论基础

4.3 柔性支撑单元阈值计算

4.4 本章小结

第5章 可调柔性支撑单元有限元仿真

5.1 可调柔性支撑单元虚拟装配

5.2 可调柔性支撑单元仿真

5.3 舱段对接装配仿真

5.4 本章小结

第6章 可调柔性支撑单元实验研究

6.1 实验目的

6.2 材料选择与样件制造

6.3 实验设备

6.4 实验方案

6.5实验数据及分析

6.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢