全向轮驱动航空发动机六轴数控安装架车研究

摘要

在飞机装配技术中，随着脉动式生产线的应用，飞机生产效率得到大幅提升，而耗时耗力的航空发动机安装环节，成为生产效率进一步提高的主要障碍。航空发动机体积和重量较大，结构精密，安装间隙小，安装轨迹复杂，难以实现高效率高精度的安装作业，目前国内的航空发动机安装，多采用简单的机械半机械结构，自动化程度低，只能依靠人工操作，航空发动机的安装效率低，劳动强度大，且容易发生误操作对发动机造成损伤。 本文针对航空发动机的安装难点，对全向轮驱动的航空发动机六轴数控安装架车进行了设计，并对其车身挠曲变形和底盘移动偏差进行了分析。 提出了航空发动机数控安装设备的设计要求和参数，在此基础上完成了六轴数控调姿平台和全向移动底盘设计，其中六轴数控调姿平台能够实现航空发动机在空间六个自由度的位置姿态精确调整，且六个自由度均为伺服控制，全向移动底盘采用电驱动方式，能够实现前后、左右、原地旋转等全方位移动功能，具有悬架系统，能够适应不平路面，在坡度为5°的路面能够保证可靠驱动。 对主要结构进行了改进减重，采用有限元分析-结构改进-有限元校核的方法，使得改进后的各个零部件的减重比例达到了10.6%~32.14%，且改善了部分零部件的应力分布状况，降低了应力集中，改进后的整车重量达到了小于5吨的设计要求。 对航空发动机安装过程中架车车身的挠曲变形进行了理论计算，给出了其挠曲线方程，并通过有限元仿真对挠曲线方程进行了验证，且理论曲线与仿真曲线的相对误差在12%以内，为在控制系统中对车身变形引起的航空发动机位置姿态偏差补偿提供了理论依据和可行性方法。 对航空发动机重量偏载造成的麦克纳姆轮底盘移动偏差进行了分析，分别对无偏载和有偏载条件下的底盘移动过程进行了运动学仿真，并给出了底盘移动偏差的纠正方法，通过运动学仿真证明了偏差纠正方法的有效性，为保证底盘的全方位移动精度提供了理论基础。 本文的研究成果提供了能够实现航空发动机高效率、高精度安装的装备设计，以及保证航空发动机安装精度的偏差分析和纠正方法，为当前航空发动机安装难题提供了解决方案，对国内飞机制造技术的提升具有积极意义。

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