飞机翼身装配调姿仿真技术研究

摘要

飞机翼身装配是飞机总装的重要组成部分，传统装配方式是利用固定工装定位和人工对接装配相结合的方法，由于存在装配效率低、人工操作困难等缺点，已难以适应现代飞机装配的要求，因而开发具有高效率、自动化的飞机翼身装配调姿工装系统及其重要。但工装系统的开发涉及诸多领域，过程繁琐，且需要制造大量物理样机进行方案验证，会带来成本高、效率低等问题。工装系统研发初期，仿真技术能有效避免上述问题，对飞机翼身装配调姿技术的研究具有重要作用。本文以飞机翼身装配调姿技术为研究对象，设计调姿运动仿真模型，利用多项式方程规划调姿轨迹并确定最优调姿时间，再借助仿真技术分析研究内容的合理性，最后开发飞机翼身调姿运动仿真软件。
　　论文主要做了以下几个方面的研究：
　　（1）构建机身、机翼和三轴定位器仿真模型，并确定定位器组调姿布局方式，为有限元仿真分析和软件显示提供模型基础；
　　（2）阐述翼身位姿描述方法，并确定其调姿流程，分析面向叉耳式对接的位姿约束条件，研究基于不同多项式方程的轨迹运动情况，提出多角度共同调整下的定位器驱动求解方法，并研究二分法求解最优调姿时间的具体流程；
　　（3）以仿真技术为手段，对所设计的模型和布局方式进行仿真分析，验证调姿方案的合理性，设定调姿的初始位姿和目标位姿，并利用 MATLAB求解最优调姿时间，分析具体例子下的机翼和定位器轨迹运动情况，验证定位器驱动行程、多项式轨迹规划以及二分法求解最优时间的合理性；
　　（4）依照模块划分思想开发飞机翼身装配调姿运动仿真软件，搭建基于MFC和OpenGL的应用程序框架，重点研究三维模型的可视化实现过程与方法，并设计适合用户交互的仿真软件界面。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状分析

1.3装配调姿三维可视化仿真技术

1.4论文章节安排

第二章 飞机翼身及其定位器组模型构建

2.1飞机翼身装配调姿工装系统

2.2飞机翼身模型设计

2.3调姿机构模型设计

2.4调姿方式选择

2.5本章小结

第三章 飞机翼身装配调姿流程与轨迹规划

3.1飞机翼身装配调姿流程划分

3.2面向叉耳式对接目标位姿约束

3.3基于多项式方程的调姿轨迹规划

3.4多角度共同调整的定位器驱动求解

3.5二分法确定调姿最优时间

3.6本章小结

第四章 飞机翼身装配调姿仿真分析

4.1定位器有限元仿真分析

4.2随动式运动平台自由度仿真分析

4.3轨迹规划仿真分析

4.4本章小结

第五章 飞机翼身装配调姿运动仿真软件开发

5.1仿真软件开发环境介绍

5.2仿真软件功能模块划分

5.3三维可视化仿真实现

5.4软件界面设计及运行效果

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文